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2026-06-14 16:51 本頁面

　　

【正文】目前室溫磁制冷的研究主要集中于實驗研究，缺乏對循環理論的研究和對活性蓄冷器內部流動與傳熱的分析。磁制冷技術進入實用化還需解決一系列難題，如較高的工作磁場、明顯的熱滯、較小的可調溫寬等，為了尋找價格低廉且具有較大的磁熱效應的室溫磁制冷材料，可以從結構相變引起的磁熵變化考慮，也可以從一級相變引起的巨磁熱效應研究探索新型高性能廉價的新材料考慮，還可以從提高合金母相中鐵磁交換作用、增大奧氏體相與馬氏體相之間的磁性差異獲得較大的磁熵變考慮，以及增強磁場與晶格之間的耦合作用。而 MnFePSi系列化合物也同樣具有相當可觀的巨磁熱效應，雖然替換了有毒物質，但熱滯問題仍然沒有解決，需要較大的工作磁場也是要克服的難題。因此這種Gd金屬的巨磁熱材料具有廣闊的發展空間，限制其發展的是合金對原材料Gd純度要求較高，對于目前的工業來說是一大挑戰。尤其是近些年環境污染和臭氧空洞問題越來越嚴峻，國家把環保和新能源開發作為可持續發展的重要戰略，推動了室溫磁制冷材料的快速發展。2005年Krenke 等報道了5T磁場下Ni50Mn37Sn13的磁熵變達到19J / (kg T磁場變化下, / ( kg 其中, / (kg Dagula等研究發現,用Si置換As后,合金的磁熱效應有較大的提高。K) 。 / (kg K) ,但居里溫度僅為267K。類鈣鈦礦型錳氧化物類鈣鈦礦型錳氧化物RMnO3由于磁性與晶格之間強烈耦合而在居里點附近存在較大的磁熱效應。Gd5(SixGe1 x)4系合金降溫至居里溫度處同時發生順磁鐵磁相變和單斜正交晶體結構一級相變,即一級磁性相變,巨磁熱效應正是源于該相變潛熱的貢獻。1997年, Pechar sky等發現了Gd5(Si x Ge1 x ) 4 ( x ≤0. 5)系合金,該系合金的熵變達到Gd的2倍以上,更重要的是材料的磁熵變居里溫度可以在30～290K之間連續調節。下面將分別予以闡述。研究表明，Mn基磁致冷材料不但具有大的磁熱效應而且居里溫度處于室溫區或近室溫區，此外，Mn在自然界中儲量非常豐富，價格相對低廉。K)，是純Gd的2～6倍以上。性能優異的室溫磁致冷材料應具有大的磁熱效應，相變溫度在室溫區，熱滯后和磁滯后小，易合成，低價格。磁致冷材料的磁矩在無外加磁場情況下處于無序狀態，磁熵較大；當磁致冷材料絕熱磁化時，磁矩在磁場作用下與外磁場平行，磁有序度增加，磁熵值降低，向外界放出熱量(類似于氣體壓縮放熱的情形)；相反，當磁致冷材料絕熱去磁時，材料的磁矩由于原子或離子的熱運動又回復到隨機排列的狀態，磁有序度降低，磁熵增加，材料從外界吸收熱量，使外界溫度降低(類似于氣體膨脹吸熱的情形)；不斷重復上面的循環，就可實現制冷目的。磁性工質的熵為磁熵、晶格熵和電子熵的總和。1976年，美國NASA ，采用Stiring循環，在7T磁場下進行了室溫磁制冷試驗，開創了室溫磁制冷的新紀元，人們開始轉向尋找高性能的室溫磁致冷材料的研究[3]。1926年Debye，1927年Giuque兩位科學家分別從理論上推導出可以利用絕熱去磁制冷的結論后，極大地促進了磁制冷的發展。目前

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