[产品库]主题： 稀土磁致冷材料的应用-稀土催化材 ... 发布者： 稀土催化材料
02/07/2017
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稀土磁致冷材料的应用-稀土催化材料
本世纪二十年代末，科学家发现了磁性物质在磁场作用下温度升高的现象，即磁热效应。随后许多科学家和工程师对具有磁热效应的材料、磁致冷技术及装置进行了大量的研究开发工作。到目前为止，20K以下的低温磁致冷装置在某些领域已实用化，而室温磁致冷技术还在继续研究攻关，目前尚未达到实用化的程度。
磁致冷稀土催化材料是用于磁致冷系统的具有磁热效应的物质。磁致冷首先是给磁体加磁场，使磁矩按磁场方向整齐排列，然后再撤去磁场，使磁矩的方向变得杂乱，这时磁体从周围吸收热量，通过热交换使周围环境的温度降低，达到致冷的目的。磁致冷材料是指用于磁致冷系统的具有磁热效应的一类材料，磁致冷材料是磁致冷机的核心部分，即一般称谓的制冷剂或制冷工质。
低温超导技术的广泛应用，迫切需要液氦冷却低温超导磁体，但液氦价格昂贵，因而希望有能把液氦气化的氦气再液化的小型高效率制冷机。如果把以往的气体压缩—膨胀式制冷机小型化，必须把压缩机变小，这样将使制冷效率大大降低。因此，为了满足液化氦气的需要，人们变化研制低温（4～20K）磁致冷材料和装置，经过多年的努力，目前低温磁致冷技术已达到实用化。低温磁致冷所使用的磁致冷材料主要是稀土石榴石Gd3Ga5O12(GGG)和Dy3Al5O12(DAG)单晶。使用GGG或DAG等材料做成的低温磁致冷机属于卡诺磁致冷循环型，起始致冷温度分别为16K和20K。
低温磁致冷装置具有小型化和高效率等独特优点，广泛应用于低温物理、磁共振成像仪、粒子变化器、空间技术、远红外探测及微波接收等领域，某些特殊用途的电子系统在低温环境下，其可靠性和灵敏度能够显著提高。
磁致冷是使用无害、无环境污染的稀土材料（稀土抛光粉）作为制冷工质，若取代目前使用氟里昂制冷剂的冷冻机、电冰箱、冰柜及空调器等，可以消除由于生产和使用氟里昂类制冷剂所造成的环境污染和大气臭氧层的破坏，因而能保护人类的生存环境，具有显著的环境和社会效益。
稀土磁致冷材料的应用：
由于世界节能和环保的需要,各国对近室温磁致冷材料及应用的研究有了重大进展。这主要表现在:1)磁致冷原理样机的出现以及它对传统的气体压缩制冷机的挑战;2)巨大的磁热材料GdSiGe系合金的发现,它给磁致冷机的应用打开了大门。
根据工作方式(磁体与磁致冷材料的相对运动)的不同,室温磁制冷样机分为往复式、回转式和静止式三类。往复式磁致冷即磁体与磁致冷材料作相对往复运动。1976年美国Brown设计的室温磁制冷装置(如图所示)即为此类样机:其中磁致冷材料为薄板金属Gd,由超导磁体提供磁场,传热介质为乙醇水流质.在7T外场变化下至大功率6w,至大温跨可达80K。该装置的意义在于第一次实现了室温磁制冷,主要缺点在于蓄冷流体极易混合。回转式磁致冷即磁体与磁致冷材料作相对旋转运动。而静止式磁致冷即磁体与磁致冷材料相对静止,通过开关电源励磁、去磁。这些种类的样机各有优缺点。一般而言,回转式磁制冷机效率大于往复式,采用回转式更为合理。强磁热效应磁工质及高性能NdFeB永磁体的出现,使永磁体替代超导磁体成为室温磁制冷机成为可能。
据美国Ames实验室预言,在未来几年内,磁制冷可能在冰箱、空调、大型超市制冷方面获得商业应用。磁致冷材料是磁制冷技术的关键,特别是寻找低成本、制造方便且在室温附近温度区间具有大磁热效应的磁致冷材料是科学和技术领域追求的目标,国内外对此给与了广泛的关注和重视。国内以中科院物理所、南京大学、北京科技大学、包头稀土研究院、四川大学等单位为代表在此领域己经开展了较深入的研究工作,相信在不久的将来,该领域的研究和应用一定会取得更大的突破！
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最后更新: 2017-02-07 09:18:27
