Teknologi Penyejukan Magnet: Peti Sejuk Masa Depan?

Oleh-Dr. Ismayadi Ismail
Pegawai Penyelidik Kanan Institut Teknologi Maju (ITMA), UPM

Peti sejuk adalah peralatan elektrik yang biasa ada di hampir semua rumah. Jurutera telah berusaha merekabentuk dan menggunakan teknologi terkini bagi membuat peti sejuk yang lebih efisien, namun masih lagi dikategorikan sebagai peralatan yang menggunakan kuasa elektrik terbesar.

Peti sejuk bergantung kepada bahan penyejuk kimia dan sebuah kompresor untuk memindahkan haba dari dalam ke luar peti sejuk. Teknologi yang telah matang ini bagaimanapun mempunyai beberapa kekurangan terutamanya cecair penyejuk seperti chlorofluorocarbons (CFC) dan hydrochlorofluorocarbons (HCFC) yang digunakan ini boleh menyebabkan pemanasan global dan diantara punca penipisan lapisan ozon.

Oleh itu teknologi penyejukan alternatif perlu dilakukan bagi mengatasi masalah ini. Untuk itu teknologi penyejukan magnet (magnetic refrigeration) telah diperkenalkan.

Teknologi penyejukan magnet (magnetic refrigeration) telah mula dibangunkan dan beberapa prototaip telah berjaya dicipta oleh saintis. Teknologi berasaskan bahan magnet ini adalah teknologi penyejukan menggunakan kesan kalori magnet (magnetocaloric effect).

Menurut definisi Dewan Bahasa dan Pustaka, kesan kalori magnet adalah perubahan suhu yang dialami oleh bahan feromagnet seperti logam gadolinium, apabila dimasukkan atau dikeluarkan daripada medan magnet. Perubahan suhu ini berlaku akibat ciri perubahan adiabatik kekuatan medan magnetik di mana kutub-kutub magnet atom akan tersusun.

Penyusunan ini menyebabkan ketidakseimbangan entropi mengikut Hukum Kedua Termodinamik, bahan menjadi panas. Sebaliknya jika bahan feromagnet tadi dikeluarkan dari medan magnet, proses tadi diterbalikkan dan bahan feromagnet menjadi sejuk.  

Bahan feromagnet menjadi panas di dalam medan magnet dan tenaga terma hilang ke persekitaran, bila medan magnet dibuang bahan feromagnet menjadi sejuk. Kesan ini diguna pakai bagi menghasilkan teknologi pendinginan yang dinamakan sebagai penyejukan magnet.

Bahan feromagnet menjadi panas di dalam medan magnet dan tenaga terma hilang ke  persekitaran, bila medan magnet dibuang bahan feromagnet menjadi sejuk.

Kesan kalori magnet bukanlah idea yang baru. Ia telah diperkenalkan oleh saintis fizik dari Perancis iaitu Pierre-Ernest Weiss dan saintis dari Swiss iaitu Auguste Antoine Piccard pada tahun 1917. Prinsip asas kesan ini telah dihuraikan oleh Peter Joseph William Debye pada tahun 1926 dan kemudiannya pada tahun 1927 oleh William Francis Giauque.

Peti sejuk magnet yang pertama telah dibangunkan oleh beberapa kumpulan penyelidik bermula dari tahun 1933. Kumpulan saintis dari Los Alamos National Laboratory (LANL) di New Mexico telah berjaya mencapai kemajuan yang signifikan dalam teknologi pendinginan pada tahun 1980, namun teknologi ini telah gagal digunakan untuk keperluan domestik kerana kebergantungan terhadap magnet superkonduktor di mana teknologi mereka memerlukan penyejukan pada suhu terlampau sejuk menyebabkannya tidak efektif dari segi kos dan penggunaan tenaga.  

Kini prototaip yang dibangunkan boleh dikatakan berjaya mencapai suhu yang rendah sehingga boleh membekukan air. Beberapa syarikat dengan kumpulan penyelidikan mereka telah bergerak kearah pembangunan teknologi ini seperti General Electric (GE) dan juga Cooltech Applications.

Sumber – physicsworld.om