寧波材料所非晶磁制冷材料研究取得系列進(jìn)展

　　【中國(guó)制冷網(wǎng)】磁制冷相比于傳統(tǒng)的氣體壓縮制冷具有制冷效率高、噪音低、體積小、綠色環(huán)保無(wú)污染、使用溫度寬和應(yīng)用領(lǐng)域廣等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)科技界的關(guān)注。磁制冷領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵課題就是開發(fā)具有大磁熱效應(yīng)的新型磁制冷材料。衡量磁致冷材料的重要指標(biāo)一是具有高的絕熱溫變，主要由材料磁熵變值決定；再者是制冷能力RC，通常由磁熵變峰值與其半高寬δTFWHM的乘積來(lái)衡量。傳統(tǒng)的晶態(tài)磁致冷材料，如、等體系，由于是一級(jí)相變，雖然在居里溫度附近具有高的磁熵變，但是其相轉(zhuǎn)變溫區(qū)較窄，制冷能力較低。近些年，具有二級(jí)相變的非晶材料由于非晶的無(wú)序結(jié)構(gòu)使得磁轉(zhuǎn)變具有較寬的溫區(qū)，在磁制冷領(lǐng)域表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，引起人們的廣泛關(guān)注。

　　中國(guó)科學(xué)院磁性材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室軟磁課題組前期在非晶磁制冷材料方面取得了一系列研究成果。在各向異性較小的Gd基非晶合金中獲得了優(yōu)異的磁制冷性能：在5T磁場(chǎng)下為，RC為[J. Appl. Phys. 2012 (111): 07A937；Appl. Phys. Lett. 2012 (101): 032405]。另外，通過(guò)重稀土元素調(diào)控實(shí)現(xiàn)了對(duì)Fe基非晶合金的非晶形成能力，磁轉(zhuǎn)變溫度和磁制冷性能的調(diào)控[J. Appl. Phys. 2014 (116): 063902]。

　　z*近在前期工作的基礎(chǔ)上，中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所副研究員霍軍濤等人通過(guò)在稀土基非晶合金引入結(jié)構(gòu)混合熵，開發(fā)了一系列具有優(yōu)異磁熱性能的高熵非晶合金。所開發(fā)的高熵非晶合金都具有較大的和RC，高熵非晶合金在5T外場(chǎng)下的可以達(dá)到，高熵非晶合金的RC可以達(dá)到。研究發(fā)現(xiàn)高熵非晶合金的自選玻璃的磁轉(zhuǎn)變行為和復(fù)雜的成分結(jié)構(gòu)致使其具有更寬的磁轉(zhuǎn)變區(qū)間，即更大的δTFWHM，高熵非晶合金的δTFWHM可以達(dá)到116 K，這也是其具有較大RC的根本原因。另外，通過(guò)改變高熵非晶合金的稀土元素和鐵磁性元素的種類，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其非晶形成能力、磁轉(zhuǎn)變溫度、磁熵變和磁制冷能力的大范圍調(diào)控。本研究不僅開發(fā)出一系列具有優(yōu)異磁制冷性能的工質(zhì)材料，而且為磁制冷工質(zhì)材料提供了一種新型的模型體系。

　　相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Intermetallics, 2015 (58): 31-35和Journal of Applied Physics, 2015 (117): 073902上，并申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)（申請(qǐng)?zhí)枺?01410310509.6）。

　　上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51301188）、寧波市自然科學(xué)基金（2014A610165）及中國(guó)博士后科學(xué)基金（2013M541804）等項(xiàng)目的支持。

             
 溫度、磁場(chǎng)以及稀土元素種類對(duì)高熵非晶合金磁熵變的影響