Uma equipa de investigação conjunta do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais (NIMS) e do Instituto Nacional de Tecnologia, Campus Oshima, desenvolveu recentemente com sucesso um novo material regenerador. Este material é composto apenas por elementos comuns como cobre, ferro e alumínio, sendo capaz de atingir arrefecimento criogénico a cerca de 4 K (aproximadamente -269°C) sem depender de metais de terras raras ou hélio líquido. Este avanço oferece um novo caminho para substituir as tecnologias tradicionais de arrefecimento criogénico que dependem de terras raras.
A equipa de investigação explorou a propriedade de "frustração" em materiais magnéticos, onde, numa estrutura de rede triangular, a orientação dos spins tem dificuldade em satisfazer simultaneamente as condições de alinhamento, permitindo que o material mantenha uma elevada capacidade térmica específica a temperaturas extremamente baixas. O material desenvolvido, CuFe0.98Al0.02O2 (CFAO), apresenta um desempenho de arrefecimento comparável ao do composto tradicional de terras raras HoCu2, oferecendo uma solução viável para a escassez de recursos de hélio líquido e para as necessidades de arrefecimento estável em áreas como ressonância magnética médica (MRI) e computadores quânticos.
No campo das tecnologias de arrefecimento criogénico, os sistemas atuais dependem fortemente de hélio líquido e recursos de terras raras, cujo fornecimento é instável e enfrenta riscos de esgotamento. Por exemplo, a produção anual de hólmio, utilizado em materiais regeneradores, é de apenas cerca de 100 toneladas e a sua distribuição é desigual. Com a procura por arrefecimento criogénico em áreas como imagiologia médica e computação quântica projetada para continuar a crescer, o desenvolvimento de novas tecnologias de arrefecimento que não dependam de recursos escassos é particularmente urgente.
Os resultados desta investigação foram publicados na revista académica *Scientific Reports* a 22 de dezembro de 2025. O estudo demonstrou pela primeira vez que materiais regeneradores magnéticos sem terras raras possuem desempenho prático em refrigeradores mecânicos, representando um passo importante para uma tecnologia de arrefecimento criogénico mais sustentável e ecológica.
No futuro, este novo material de arrefecimento criogénico baseado em elementos abundantes tem potencial para ser amplamente aplicado em equipamentos de MRI médicos e sistemas de computadores quânticos, apoiando o desenvolvimento estável das indústrias relacionadas. A equipa de investigação afirma que o material não só é fiável em termos de desempenho, como também ajuda a reduzir a dependência de recursos raros, impulsionando a transição verde da tecnologia de arrefecimento criogénico.
