磁制冷工质研究现状_莫石佑

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1、磁制冷工质研究现状_莫石佑磁制冷工质研究现状Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ天津商学院　　莫石佑　Ｍｏ　Ｓｈｉｙｏｕ，臧润清　Ｚａｎｇ　Ｒｕｎｑｉｎｇ上海水产大学　　余克志Ｙｕ　Ｋｅｚｈｉ摘要：简要介绍了磁制冷的原理，总结了磁制冷材料的选择依据，概述了近年来各温区磁制冷材料的分类，研究进展及最新研究成果，同时也总结了纳米磁制冷材料的研究状况，并展望了磁制冷材料的发展趋势及技术应用。关键词：磁制冷材料　磁热效应　磁熵变Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　　ｍａ

2、ｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，　ｓｕｍｓ　ｕｐｓｏｍｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｃｕｒｒｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓｓ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒａｎｇｅｓ．　Ｉｔ　ａｌｓｏ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｉｃｎａ————————

3、—————————————————————————————————————————————ｎｏｍｅｔｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　，　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　，　Ｅｎｔｒｏｐｙ—　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ磁制冷技术是一种绿色环保的制冷技术，其使用磁性物质作为制冷工质，对臭氧层无破坏作用，不产生温室效应。由于磁性工质的熵密

4、度比空气大，磁制冷机的结构较之蒸汽压缩制冷机更为紧凑；由于不需要压缩机，运动部件少且运动速度慢，机械振动及噪声很小，可靠性高，寿命长。最好的蒸汽压缩制冷机的效率大概为理想卡诺循环的４０％　，而磁制冷机的效率可以达到６０％［１］，可以更有效的利用能量。磁制冷的出现始于１２０　年前磁热效应的发现，并于１９７６　年开始应用于室温范围。作为磁制冷技术的心脏，磁致冷材料的性能直接影响到磁制冷的功率和效率等性能，因而性能优异的磁制冷材料的研究激发了人们极大的兴趣，本文介绍了磁制冷材料的分类及其研究现状。达到制冷目的。众所周知，物质由原子构成，原子又由电子和原子核构成，电子有自旋磁矩

5、和轨道磁矩，这使得有些物质的原子或离子带有磁矩。顺磁性材料的离子或原子磁矩在无外磁场时是杂乱无章的，加外磁场后，—————————————————————————————————————————————————————原子的磁矩沿外磁场取向排列，使磁矩有序化，从而减少材料的磁熵，因而会向外排出热量，而一旦去掉外磁场，材料系统的磁有序化减少，磁熵增大，因而会从外界吸取热量。把这样两个绝热去磁引起的吸热和绝热磁化引起的放热过程，用一个循环连接起来，就可使磁性材料不断从一端吸热而在另一端放热，从而达到制冷的目的。这就是顺磁性材料绝热去磁在低温区获得磁制冷的原理。在高温区，磁制

6、冷是利用铁磁材料在居里温度附近等温去磁，以获得大的磁熵变进行制冷的。磁制冷中１磁制冷的基本原理磁制冷方式是一种以磁性材料为工质的制冷技术。其基本原理是借助磁制冷材料的可逆磁热效应，又称磁卡效应（Ｍａｇｎｅｔｏｃａｌｏｒｉｃ　Ｅｆｆｅｃｔ，ＭＣＥ），即磁制冷材料等温磁化时，向外界放出热量，而绝热退磁时因温度降低，从外界吸取热量，２　　磁制冷材料的研究进展２．１磁制冷材料的选择依据从热力学原理来说，磁热效应是通过这种吸热，放热的磁性材料称为磁制冷工质。磁制冷中的制冷效果，效率，依赖于磁制冷工质的磁熵变大小或磁热效应［２］。，，Ｎｉ常用ＧＧＧ和一个外力（磁场），使系统熵发生改

7、变，从而进一步形成一个温—————————————————————————————————————————————————————度变化。磁熵变ΔＭＳ越大，表明该材料的磁热效应越大。磁熵变ΔＭＳ　与角动量Ｊ　和郎德因子ｇ　成正比，因此磁制冷材料（工质）需要较大的Ｊ　和ｇ　值。除此之外，还应具有①较高的德拜温度（在高温区德拜温度较高可使晶格熵相对减少）；②低的比热和高的导热率，以保障工质有明显的温度变化以及进行快速热交换；③高的电阻率，以避免产生涡流及相应的热量；④良好的成型加工性能，以便制造出满足磁制冷机要求的可快速换热的磁工质结构。２．