稀土百科 | 纳米磁制冷材料

随着纳米固体理论的发展和对各学科的渗透， 纳米新型磁性材料为开发具有增强磁热效应的低磁场磁制冷工质带来了希望。采用经典及量子理论对纳米超顺磁体系的磁热嫡效应进行的计算表明，存在一最佳纳米直径使其磁嫡变取得最大值。如根据平均场近似推出纳米有序集团在特定的外场下比单个自旋系统有更大的磁熵变，并且实验证实了纳米GGIG是20K温区理想的磁制冷工质。将纳米技术引人到磁制冷材料的研究中，发现了一些新的特点：①与块材相比，纳米磁制冷材料晶界增加，饱和磁化强度减小，从而磁熵变减少；②纳米材料的磁熵变峰值降低，曲线变得更加平坦，使其高熵变温区宽化，更适合于磁制冷循环的需要；③材料的纳米化可以使其热容量增加。

因此，纳米磁制冷材料较块材更适用于磁制冷。纳米磁制冷材料中较为典型的有Gd3GasO12纳米合金、GdSiGe 系合金、Gd 二元合金和钙钛矿氧化物等。中山大学的邵元智等通过对Gd-Tb, Gd-Zn, Gd-Y 进行的实验证实了在室温附近的低磁场下(H=1T)， Gd-Y 的纳米固体的磁热效应实测值明显超过常规的大块状GdY合金。磁性材料的纳米化也是目前磁制冷材料研究的热点之一。