室溫磁制冷工質(zhì)材料研究進(jìn)展畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-23 00:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在低場下的磁熱效應(yīng)不能滿足室溫磁制冷的要求。 (2)類鈣鈦礦型錳氧化物[710]。南京大學(xué)都有為等人對類鈣鈦礦型錳氧化物進(jìn)行了研究?！?倍，磁熱效應(yīng)很大。該類化合物的居里點(diǎn)可調(diào)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但是居里溫度偏低，不能用作室溫磁致冷材料。若將其居里溫度調(diào)高至室溫時(shí)，磁熵變就會(huì)大幅度下降。．97的居里溫度提高到了334K，但其△SM下降到約為Gd的一半。(3) Gd5(SixGe1x )4系列合金[1114]。1997年, 美國Ames實(shí)驗(yàn)室的Pecharsky和Gschneidner兩位教授首次發(fā)現(xiàn)了Gd5(SixGe1x )4（ ≤x ≤）合金在室溫附近具有巨磁熱效應(yīng)，這是磁制冷材料發(fā)展過程中的一個(gè)重大突破。但GdSi1xGex合金中的Gd、Ge價(jià)格昂貴，化學(xué)穩(wěn)定性差。需要進(jìn)一步降低成本，開發(fā)更為廉價(jià)的低磁場下具有巨磁卡效應(yīng)的材料，尤其是重點(diǎn)研究磁致結(jié)構(gòu)相變所導(dǎo)致的巨磁熵變材料，這是磁制冷工質(zhì)材料值得進(jìn)一步研究的方向。(4）La(Fe ,Co)13xMx(M= Si ,Al)系合金[1518]。中科院物理研究所沈保根等人自1999年開始對La(Fe, M)13化合物進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。研究結(jié)果表明：對于La(Fe1xSix)13化合物，當(dāng)x，在Tc附近可由磁場誘發(fā)巡游電子變磁（IEM）相變并獲得很大的磁熵變。這類材料的居里溫度較低，只有200K左右，通過Co對Fe的微量替代，可將居里點(diǎn)調(diào)整到室溫附近，同時(shí)保持較大的磁熵變。但合金在制備時(shí)一般需要在高溫下長時(shí)間退火，材料制備成本相對較高。(5)MnFeP1xAsx系及Mn AS1xSbx系化合物[1922]。2002年1月特古斯等人發(fā)現(xiàn)了在MnFeP1xAsx系合金化合物具有較大磁熵變。MnFeP1xAsx系合金化合物具有六方Fe2P結(jié)構(gòu)， ≤x ≤ 時(shí),通過調(diào)整P∶As 的比例,居里點(diǎn)可在200～350K之間調(diào)整(P越少, Tc越高) ,磁熱效應(yīng)并不減少。MnFeP1xAsx系化合物的磁熱效應(yīng)較大,原材料來源廣泛,價(jià)格低廉,制備工藝簡單,是較理想的室溫磁制冷工質(zhì)。與此相似，（318K）附近存在著一級磁相變，在5T磁場下△SM可達(dá)30 J/ kgK。少量的Sb()替代As使Tc可在220～318K調(diào)節(jié)，也是很有希望的新型磁制冷材料。但它們都含有劇毒元素As，限制了它們在室溫磁制冷領(lǐng)域的應(yīng)用。(6)NiMnGa合金。Heusler發(fā)現(xiàn)NiMnGa合金[2325]在外磁場作用下將發(fā)生從馬氏體到奧氏體的相轉(zhuǎn)變，同時(shí)產(chǎn)生磁化強(qiáng)度的跳躍，并由此獲得巨磁熱效應(yīng)。NiMnGa合金不含稀土元素, 比大部分磁制冷材料都要便宜，而且改變Ni、Mn和Ga的含量，能在很寬的溫度范圍調(diào)整馬氏體－奧氏體相變溫度。不過合金在制備時(shí)需要進(jìn)行長達(dá)30～50天的退火處理，使得材料制備成本較高。 表1 部分近室溫磁制冷工質(zhì)特性數(shù)據(jù)[26]磁制冷工質(zhì)居里溫度(K)外加磁場強(qiáng)度(T)磁熵變△SM(J/kgK)Gd294Gd7Pd3323△Tad=230280Gd5(SixGe1x )4 x=x=247276Gd5()2290△Tad=15KLa1xCaxMnO3x=x= x=230255263283327283208300286303004 室溫磁制冷研究展望目前室溫磁制冷技術(shù)尚處于研究開發(fā)的
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