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稀土级磁制冷材料批量生产难题攻克
[发布日期:2018-09-14  点击次数:294]

近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员刘剑领衔的浙江省自然科学基金项目正式结题,课题组完成了“镧铁硅合金的定向凝固组织控制和磁制冷性能研究”,让磁制冷技术产业化更近了一步。

近年来,可持续发展对传统蒸汽压缩式制冷技术在环保、能效等方面提出了更高要求,发展环境友好、节能高效的新型制冷技术成为有效的解决手段之一。

于是,科学家受到磁热效应——一种变化磁场下磁性材料磁矩有序度发生变化而导致的热现象的启发,提出了替代传统制冷剂氟利昂的新型制冷技术。其原理,是在磁性材料被磁化时,磁矩有序度增加,磁熵减小,温度上升,向外界放出热量;退磁时,磁性材料磁矩有序度减少,磁熵增加,温度下降,自外界吸收热量。

然而,在研究中,科学家们发现,传统的磁制冷材料,因其本身脆弱等原因,给制备带来了很大难度,“往往在制成片的过程中,磁制冷材料就会发生断裂”,刘剑介绍说,在浙江省自然科学基金的支持下,课题组围绕“脆”的问题展开了研究,提出了镧铁硅合金与高导热、高韧性金属共混制备的新型复合材料结构的课题。

经过数以百次的实验和改性,截至项目结题,课题组在凝固制备方法,成分和组织调控,以及制冷新概念的构建上,都有所创新,在磁制冷材料的应用上取得突破,为磁制冷材料大规模产业化带来了希望。

高性能金属基磁制冷复合材料

在完成省基金项目结题后,刘剑也在此基础上申请了磁制冷材料基因工程的国家项目,与其他研究员一起筹建和领导稀土磁性工程材料实验室,围绕稀土永磁、稀土磁性制冷材料、稀土磁性纳米材料展开进一步研究。

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