稀土百科 | 磁制冷基本原理

磁制冷是传统的蒸汽循环制冷技术的一种有希望的替代方法。简单地说，磁制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应的制冷。磁制冷材料是用于制冷系统的具有磁热效应的物质，在有这种效应的材料中，施加和除去一个外加磁场时，磁动量的排列和随机化引起材料中温度的变化，这种变化可传递给环境空气中，从而达到制冷的目的。

磁热效应是磁制冷得以实现的基础。是磁性材料的一种固有特性，它是指由外磁场的变化引起材料内部磁嫡的改变并伴随着材料的吸热放热。由磁性粒子构成的固体磁性物质，当不加磁场时，磁性材料(磁工质)内磁矩的取向是无规则(随机)的，此时其相应的熵较大；在受到外磁场的作用被磁化时，磁矩沿磁化方向择优取向(电子自旋系统趋于有序化)，在等温条件下，该过程导致磁工质熵的下降(磁熵减小)，有序度增加，向外界等温放热；当退磁时，由于磁性原子或离子的热运动，其磁矩又趋于无序，磁熵再次增大，在等温条件下，磁工质从外界吸热。

我们还可以通过磁熵的变化来解释磁工质制冷原因，我们知道，磁嫡是磁性材料中磁矩排列有序度的度量。无序度越大，磁熵就越高。根据热力学定律，系统的熵变ΔS=ΔQ/T。当磁性材料的磁矩排列有序度发生变化时，其磁熵也随之发生变化，从而引起热能的变化。因此ΔS的大小也能够衡量磁性材料制冷能力的大小，它的值越大，材料的制冷能力越强。