Новости рынка, 28 июня 2024
Магнитное охлаждение, основанное на магнитокалорическом эффекте (МКЭ) представляет многообещающую энергоэффективную и экологичную альтернативу традиционному охлаждению. Исследования последних лет показывают, что традиционные требования, предъявляемые к магнитокалорическим материалам являются недостаточными условиями для идентификации подходящих материалов для технологии магнитного охлаждения. Созданные к настоящему моменту прототипы магнитных холодильных машин работают при относительно низких частотах (4-10 Гц), а экспериментальные и теоретические исследования поведения магнитокалорических характеристик в условиях долговременного воздействия циклического магнитного поля различной интенсивности и частоты практически не проводились.
Одним из ярких представителей магнитокалорических материалов являются сплавы Гейслера, в которых наблюдаются магнитные и магнитоструктурные фазовые переходы. Исследование динамики магнитокалорического эффекта вблизи магнитных и магнитоструктурных фазовых переходов в этих материалах позволит на основе полученных данных начать целенаправленный поиск материалов с заданными магнитокалорическими характеристиками.
Ученые создали сплав никеля, марганца, олова и меди, который активно поглощает тепло при воздействии магнитных полей и охлаждает окружающее пространство при температурах, близких к нулю. Его использование позволит повысить КПД и скорость работы фреоновых холодильных установок. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
«Предложенный метод позволяет охлаждать объекты на 13 оС всего за 0,1 секунды. Для сравнения, охлаждение холодильника на базе газовых хладагентов на 1,8 оС в среднем требует минуты. Полученные данные будут полезны при разработке гибридных систем охлаждения», - заявил ведущий научный сотрудник Института физики Дагестанского федерального исследовательского центра РАН (Махачкала) Адлер Гамзатов.
Ученые совершили это открытие при изучении свойств созданного ими материала, состоящего из никеля и марганца с небольшими добавлениями олова и меди. Он относится к числу так называемых сплавов Гейслера, сложно устроенных соединений из атомов нескольких типов металлов, структура связей между которыми может сильным образом меняться при воздействии магнитных полей.
Это позволяет использовать их для создания металлических конструкций с «эффектом памяти», меняющих свою форму при воздействии магнитных полей, а также для других целей. В частности, некоторые типы сплавов Гейслера обладают способностью поглощать тепло из окружающей среды при периодическом намагничивании и размагничивании. Чаще всего этот эффект работает при очень низких температурах окружающей среды, что не позволяет использовать эти материалы для создания бытовых холодильников.
Как отмечают материаловеды, этого недостатка лишен созданный ими сплав, активно взаимодействующий с магнитными полями в промежутке между минус 20 оС и плюс 10 оС. При оптимальных условиях работы его взаимодействие с магнитным полем позволяет снизить температуру окружающей среды на 11-13 оС за очень короткое время, порядка десятой доли секунды.
По словам ученых, это позволяет использовать сплав для повышения эффективности работы бытовых холодильников, а также скорости работы прочих охлаждающих систем, использующих традиционные газовые хладагенты в процессе своей работы. Это позволит снизить затраты энергии и сделать охлаждающие установки более удобными в эксплуатации.
