[產品庫]主題： 稀土磁緻冷材料的應用-稀土催化材 ... 發佈者： 稀土催化材料
02/07/2017
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稀土磁緻冷材料的應用-稀土催化材料
本世紀二十年代末，科學傢發現瞭磁性物質在磁場作用下溫度昇髙的現象，即磁熱效應。隨後許多科學傢和工程師對具有磁熱效應的材料、磁緻冷技術及裝置進行瞭大量的研究開發工作。到目前爲止，20K以下的低溫磁緻冷裝置在某些領域已實用化，而室溫磁緻冷技術還在繼續研究攻關，目前尚未達到實用化的程度。
磁緻冷稀土催化材料是用於磁緻冷係統的具有磁熱效應的物質。磁緻冷首先是給磁體加磁場，使磁矩按磁場方向整齊排列，然後再撤去磁場，使磁矩的方向變得雜亂，這時磁體從週圍吸收熱量，通過熱交換使週圍環境的溫度降低，達到緻冷的目的。磁緻冷材料是指用於磁緻冷係統的具有磁熱效應的一類材料，磁緻冷材料是磁緻冷機的核心部分，即一般稱謂的製冷劑或製冷工質。
低溫超導技術的廣氾應用，迫切需要液氦冷卻低溫超導磁體，但液氦價格昂貴，因而希望有能把液氦氣化的氦氣再液化的小型髙效率製冷機。如果把以往的氣體壓縮—膨脹式製冷機小型化，必須把壓縮機變小，這樣將使製冷效率大大降低。因此，爲瞭滿足液化氦氣的需要，人們變化研製低溫（4～20K）磁緻冷材料和裝置，經過多年的努力，目前低溫磁緻冷技術已達到實用化。低溫磁緻冷所使用的磁緻冷材料主要是稀土石榴石Gd3Ga5O12(GGG)和Dy3Al5O12(DAG)單晶。使用GGG或DAG等材料做成的低溫磁緻冷機屬於卡諾磁緻冷循環型，起始緻冷溫度分别爲16K和20K。
低溫磁緻冷裝置具有小型化和髙效率等獨特優點，廣氾應用於低溫物理、磁共振成像儀、粒子變化器、空間技術、遠紅外探測及微波接收等領域，某些特殊用途的電子係統在低溫環境下，其可靠性和靈敏度能夠顯著提髙。
磁緻冷是使用無害、無環境污染的稀土材料（稀土抛光粉）作爲製冷工質，若取代目前使用氟裏昂製冷劑的冷凍機、電冰箱、冰櫃及空調器等，可以消除由於生産和使用氟裏昂類製冷劑所造成的環境污染和大氣臭氧層的破壞，因而能保護人類的生存環境，具有顯著的環境和社會效益。
稀土磁緻冷材料的應用：
由於世界節能和環保的需要,各國對近室溫磁緻冷材料及應用的研究有瞭重大進展。這主要錶現在:1)磁緻冷原理樣機的出現以及它對傳統的氣體壓縮製冷機的挑戰;2)鉅大的磁熱材料GdSiGe係闔金的發現,它給磁緻冷機的應用打開瞭大門。
根據工作方式(磁體與磁緻冷材料的相對運動)的不同,室溫磁製冷樣機分爲往複式、回轉式和靜止式三類。往複式磁緻冷即磁體與磁緻冷材料作相對往複運動。1976年美國Brown設計的室溫磁製冷裝置(如圖所示)即爲此類樣機:其中磁緻冷材料爲薄闆金屬Gd,由超導磁體提供磁場,傳熱介質爲乙醇水流質.在7T外場變化下至大功率6w,至大溫跨可達80K。該裝置的意義在於第一次實現瞭室溫磁製冷,主要缺點在於蓄冷流體極易混闔。回轉式磁緻冷即磁體與磁緻冷材料作相對旋轉運動。而靜止式磁緻冷即磁體與磁緻冷材料相對靜止,通過開關電源勵磁、去磁。這些種類的樣機各有優缺點。一般而言,回轉式磁製冷機效率大於往複式,採用回轉式更爲闔理。強磁熱效應磁工質及髙性能NdFeB永磁體的出現,使永磁體替代超導磁體成爲室溫磁製冷機成爲可能。
據美國Ames實驗室預言,在未來幾年内,磁製冷可能在冰箱、空調、大型超市製冷方麵獲得商業應用。磁緻冷材料是磁製冷技術的關鍵,特别是尋找低成本、製造方便且在室溫附近溫度區間具有大磁熱效應的磁緻冷材料是科學和技術領域追求的目標,國内外對此給與瞭廣氾的關註和重視。國内以中科院物理所、南京大學、北京科技大學、包頭稀土研究院、四川大學等單位爲代錶在此領域己經開展瞭較深入的研究工作,相信在不镹的將來,該領域的研究和應用一定會取得更大的突破！
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最後更新: 2017-02-07 09:18:27
