室温磁致冷材料及技术的研究进展

本文简要介绍了磁致冷机的基本工作原理 ;回顾了室温磁致冷材料及技术的发展历史 ;概述了具有突破性的最新研究进展。

磁致冷技术及其研究动向的探讨

扼要介绍磁致冷技术的发展近况、磁制冷方法、磁致冷材料、磁热效应等 ,讨论了磁致冷技术的研究内容及今后的发展动向。

磁制冷发展现状及趋势:Ⅰ磁致冷材料

简要介绍了磁致冷的原理、热力学构架 ,简述了磁热效应的表征和测试方法 ,总结了磁致冷材料的选择依据 ,概述了近 1 2 0年来各温区磁致冷材料的研究进展及最新研究成果 ,并展望了磁制冷材料的发展趋势。

具有巨磁热效应的GdSiGe系磁致冷新材料的介绍

较详细地介绍了美国依阿华州立大学Ａｍｅｓ 实验室的一项重大发现。该实验室的Ｐｅｃｈａｒｓｋｙ和Ｇｓｃｈｎｅｉｄｎｅｒ 两位科学家近期发现具有巨磁热效应的ＧｄＳｉＧｅ 系磁致冷材料。该系合金在３０ ～３００ Ｋ之间相变点可调， 且其磁熵变为对应温区已研究出的最好材料的２ ～１０ 倍； 在室温附近Ｇｄ５Ｓｉ２Ｇｅ２ 的磁热效应是至今所发现的最好室温磁致冷材料金属钆的两倍，

室温磁致冷材料及应用

介绍了室温磁致冷机的原理，对世界上最新发展的磁致冷原理样机和具有实用价值的磁致冷材料进行了介绍。对我国如何加速发展室温磁致冷研究提出了建议。

磁致冷材料及技术

磁致冷是一种把磁性材料的磁热效应应用于制冷领域的新技术 ,它具有高效、节能、无环境污染等优点 ,可作为气体压缩 /膨胀制冷的替代技术 ,受到世界各国的普遍重视 .本文概述了磁致冷原理、材料、室温磁致冷技术及磁致冷模型机的工作原理。

室温磁致冷技不的研究与发展

引言 Debye在1925年首次建议用顺磁盐绝热去磁来降低温度。1933年,Giauque和MacDougall验证了这个原理,成功地将顺磁材料样品从3.5K降低到0.5K。1954年,Herr和他的同事首次研制成了闭循环磁致冷机。从这以后。

磁致冷材料的发展及研究现状

磁致冷作为一种新的制冷方式而受到广泛的重视。详述了低温区和高温区的磁致冷工质材料的研究过程及现状,并指出多种成分的复合工质可实现宽温区磁致冷;稀土合金及具有巨磁阻效应的钙钛矿陶瓷材料可能是研究可实际应用的室温区磁致冷材料的新方向。

室温磁致冷材料的研究进展

对室温磁致冷材料的最新进展作了综合报道,主要包括Gd、Gd-Si-Ge、La-Fe-(Si、Al)、Mn-As-Sb、Mn-Fe-P-As几个化合物系列。Gd,居里温度294K,其磁热性能在所有纯金属中最好;Gd5Si2Ge2,居里温度274K,在此温度处具有巨磁热效应;在La-Fe-Co-Si、La-Fe-Co-Al化合物中,改变Co的含量可以使化合物的居里温度得到调整,其磁热性能可以与Gd比拟甚至超过Gd;MnFeP0.45As0.55,居里温度308K,具有巨磁热效应,磁热性能远远超过Gd。在MnAs1-xSbx化合物中,随Sb(0<x<0.1)含量的变化,材料的居里温度在318K～230K连续调整,但仍保持大的磁热效应。最后指出将居里温度不同的材料进行合理组合而得到复合材料,以拓宽材料的磁热效应曲线是室温磁致材料研究发展的一个重要途径。

磁致冷材料研究进展

介绍了磁致冷材料磁热效应的表征方法,概述了国内外各温度区间磁致冷材料的研究进展。在20K以下温区,磁致冷材料研究主要集中在具有高导热率、低点阵热容和极低有序化温度的石榴石,如Gd3Ga5O12(GGG),Dy3Al5O12(DAG),Gd3Ga5-xFexO12(GGIG)及Er基磁致冷材料;20K^77K温度区间,磁致冷材料研究主要集中在重稀土金属间化合物中,如(Dy1-xErx)Al2复合材料等;在室温附近,具有大磁热效应的磁致冷材料以稀土Gd,Gd5(SixGe1-x)4(0≤x≤0.5)和MnFeP1-xAsx(0.15≤x≤0.66)合金为代表,特别是Gd5Si2Ge2(TC=274K)和MnFeP0.45As0.55(TC=300K)合金,在磁场5T下具有巨磁热效应,是Gd的2倍以上。总结了各温度区间磁致冷材料的选择依据。重点评述了室温磁致冷材料的最新研究成果,展望了室温磁致冷材料的发展前景。

几种室温磁致冷材料磁热效应的比较

磁热效应是磁性材料具有的重要特征,表征材料磁热效应的大小用等温磁熵变ΔS、绝热温变ΔTad两个参数。用热力学原理推导了ΔS与ΔTad的关系,表明不同材料在不同的温度区间进行磁热效应比较时,由于材料的本性不同,ΔTad不会随ΔS的增大而增大,而是以T/C的比例系数随之变化,评判材料的磁热效应必须兼顾ΔS与ΔTad两个参数;从工程应用的角度强调了ΔTad参数的重要性;对近几年出现的新的近室温磁制冷材料的磁热效应及在工程上的应用进行了评价。

室温磁致冷最新进展

在回顾了磁致冷工质发展进程的基础上，介绍了室温磁致冷工质研究中具有突破性的最新进展。指出类钙钛矿化合物作为室温磁致冷工质具有很好的应用前景。

室温磁致冷材料的研究现状及发展趋势

系统总结了室温磁致冷材料的研究现状、存在的问题以及在磁制冷机中的应用情况。对磁热效应的物理本质、影响因素、改善措施进行了归纳。结合磁致冷材料及其在样机中应用的最新进展,预测了室温磁致冷材料的发展趋势。

室温磁致冷合金Pr_2Fe_(17-x)Co_x的结构、磁性和磁熵变

在氩气气氛中用熔炼法制备了Pr2Fe17-xCox系列合金,通过粉末X射线衍射和SQUID磁强计研究了样品的结构、磁性和磁熵变.结果表明:Pr2Fe17-xCox系列合金具有菱方Th2Zn17型结构;通过成分微调使其居里温度处在室温附近;Pr2Fe17-xCox系列合金有较大的磁熵变,在低场下的磁熵变是金属Gd的65%～73%,而高场下的磁熵变则为金属Gd的63%～68%;但其成本约为金属Gd的1/10,具有很高的性价比,是一类有很大应用潜力的室温磁致冷材料.

Sn合金化对Gd_5Si_2Ge_2磁致冷材料结构和性能的影响

以商业纯Gd为原料,采用非自耗电弧炉氩气保护下熔炼了Gd5Si2Ge2-xSn(xx=0.2,0.5,1)和Gd5Si2-yGe2Sny(y=0.1,0.2,0.5)系列合金,研究Sn合金化对Gd5Si2Ge2晶体结构和磁热性能的影响。粉末XRD结果表明:Sn代Ge样品具有正交Gd5Si4型结构;Sn少量代Si(y=0.1,0.2)的样品具有单斜Gd5Si2Ge2型结构;Gd5Si1.5Ge2Sn0.5则为单斜和正交的混合结构。用超导量子磁强计(SQUID)测定了样品的M-T和不同温度的M-H曲线,结果表明:Gd5Si2Ge2-xSnx(x=0.2,0.5,1)不具有巨磁热效应;Gd5Si1.9Ge2Sn0.1合金的最大磁熵变达15.3J/kg·K(0T^5T),具有巨磁热效应。

稀土纳米磁致冷复合材料

采用急冷快谇，高能球磨及粉末包套包覆轧制方法制备出Ｇｄ－Ｙ，Ｇｄ－Ｚｎ和Ｇｄ－Ｔｂ的纳米固体复合磁致冷材料。实验测试结果表明：与大块状材料相比，纳米固体的居里温度明显降低，比热显著增加；Ｇｄ－Ｔｂ和Ｇｄ－Ｚｎ合金的磁热熵效应有所降低，但Ｇｄ－Ｙ系的磁热熵效应则显著增加。对制备工艺条件及若干影响磁热熵效应的因素进行了较详细的分析。

研究发展中的磁致冷材料

本文分析比较了各种磁致冷材料的居里点Tc 和磁热效应 (等温磁熵变 |ΔSM|或绝热去磁温度变化ΔTad)。较详细地总结了国内外不同温区的磁致冷材料的研究成果 ,并介绍了国内外磁致冷材料的最新研究进展———如具有巨磁热效应的钙钛矿型化合物以及 97年获得突破性进展、可望近年投入商业使用的GdSiGe系合金。

Gd-Al-Dy 系磁致冷材料的研究

用粒子排列烧结法制备了（Ｇｄ１－ｘＤｙｘ）３Ａｌ２系功能材料。研究了化学配位数ｘ分别为０和０１的二层（Ｇｄ１－ｘＤｙｘ）３Ａｌ２系合金。结果表明，（Ｇｄ１－ｘＤｙｘ）３Ａｌ２系化合物随着ｘ的增加，其居里温度Ｔｃ逐渐降低，二层梯度材料有与各单层相似的二个Ｔｃ，磁熵变化ΔＳｍ随温度Ｔ的变化平缓，因此，改善了材料的磁致冷性能。

Er_(2-x)Pr_xFe_(17)磁致冷合金在室温区的磁熵变

在氩保护气氛中用熔炼法制备了Er2-xPrxFe17系列合金,通过X射线衍射和SQUID磁强计研究了样品的结构和磁熵变。结果表明,Er2-xPrxFe17系列合金具有六方Th2Ni17型结构,通过成分微调使其居里温度处在室温附近,Er2-xPrxFe17合金有较大的磁熵变,且致冷温区较宽,是一类有很大应用潜力的室温磁致冷材料。

室温磁致冷工质的选用原则及制备技术

本文对近年来在制冷界研究相当活跃的磁致冷工质 ,尤其是室温磁致冷工质———铁磁材料 ,在外加磁场中的热力学特性进行了分析、讨论 ,并在此基础上总结了选取室温磁致冷工质的理论依据和原则。本文介绍了室温磁致冷工质的制备方法 ,特别是系列工质复合法 。