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Nature Materials - 材料在磁場(chǎng)中變得更冷
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德國固體材料研究所（IFW-Dresden）的一項(xiàng)研究顯示，結(jié)構(gòu)相變釋放的潛熱在一級(jí)磁相變材料的巨磁熱效應(yīng)中發(fā)揮重要作用。科學(xué)家表示，通過合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相變特性，調(diào)節(jié)外場(chǎng)施加方式，以及控制材料熱處理等手段，可以“規(guī)劃”出高磁熱效應(yīng)，低磁滯后和寬溫域的實(shí)用型室溫磁致冷材料。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期出版的《自然-材料》上。 室溫磁致冷材料和技術(shù)已被研究15年，被認(rèn)為是最有希望替代傳統(tǒng)壓縮機(jī)制冷的一種高效綠色環(huán)保制冷技術(shù)。大多磁致冷材料都含有稀土或有毒元素砷，而且制備工藝復(fù)雜，獲得大磁熵變的同時(shí)引起的熱磁滯后會(huì)帶來能量損耗。 近日，來自德雷斯頓的研究者在一類被稱為哈斯勒型合金中發(fā)現(xiàn)了巨大磁熱效應(yīng)。這類材料主要有鎳，錳等元素組成，不含任何稀土，合成非常簡(jiǎn)單。抗氧化能力良好，并且有超好的力學(xué)性能，如超彈性和形狀記憶特性。 研究人員通過絕熱溫變的測(cè)試，在哈斯勒合金中獲得了6.2度的溫降，施加磁場(chǎng)的強(qiáng)度僅為2特斯拉，這樣可以用永磁體就可以實(shí)現(xiàn)，無需昂貴的超導(dǎo)體磁場(chǎng)源。該溫降已接近目前發(fā)現(xiàn)的材料中的最大值。 為揭示超高溫變效應(yīng)的物理根源，科學(xué)家建立了一個(gè)全新的表象數(shù)學(xué)物理模型，勾畫出決定有限磁場(chǎng)下熱效應(yīng)的三個(gè)重要參數(shù)：相變跨度，磁場(chǎng)敏感度和最大理論溫變值，從而可以模擬出絕熱溫變的動(dòng)力學(xué)變化曲線。 此外，為推進(jìn)這類材料面向?qū)嵱没芯空弑硎境艌?chǎng)外，可以用其它輔助場(chǎng)，如壓力，電場(chǎng)，光源或聲源等來協(xié)助磁相變，將磁滯后降低到最小。最后，針對(duì)擴(kuò)大制冷范圍的問題，他們認(rèn)為可以用傳統(tǒng)金屬材料中的時(shí)效手段，精確調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)相變點(diǎn)，未來能夠制備出系列梯度材料，用于磁制冷機(jī)。 更多閱讀 《自然-材料》發(fā)表論文摘要（英文） http://www.nature.com/nmat/journ ... t/abs/nmat3334.html 德國科技新聞（德語） http://www.idw-online.de/pages/de/news479833 德國創(chuàng)新報(bào)道（德語） http://www.innovations-report.de ... aufwind_196166.html [ Last edited by ifwdresden on 2012-5-29 at 23:55 ] |
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