寧波材料所非晶磁制冷材料研究取得系列進展

　　【中國制冷網】磁制冷相比于傳統的氣體壓縮制冷具有制冷效率高、噪音低、體積小、綠色環保無污染、使用溫度寬和應用領域廣等優點，受到世界各國科技界的關注。磁制冷領域的一個關鍵課題就是開發具有大磁熱效應的新型磁制冷材料。衡量磁致冷材料的重要指標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的乘積來衡量。傳統的晶態磁致冷材料，如、等體系，由于是一級相變，雖然在居里溫度附近具有高的磁熵變，但是其相轉變溫區較窄，制冷能力較低。近些年，具有二級相變的非晶材料由于非晶的無序結構使得磁轉變具有較寬的溫區，在磁制冷領域表現出獨特的優勢，引起人們的廣泛關注。

　　中國科學院磁性材料與器件重點實驗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異的磁制冷性能：在5T磁場下為，RC為[J. Appl. Phys. 2012 (111): 07A937；Appl. Phys. Lett. 2012 (101): 032405]。另外，通過重稀土元素調控實現了對Fe基非晶合金的非晶形成能力，磁轉變溫度和磁制冷性能的調控[J. Appl. Phys. 2014 (116): 063902]。

　　z*近在前期工作的基礎上，中科院寧波材料技術與工程研究所副研究員霍軍濤等人通過在稀土基非晶合金引入結構混合熵，開發了一系列具有優異磁熱性能的高熵非晶合金。所開發的高熵非晶合金都具有較大的和RC，高熵非晶合金在5T外場下的可以達到，高熵非晶合金的RC可以達到。研究發現高熵非晶合金的自選玻璃的磁轉變行為和復雜的成分結構致使其具有更寬的磁轉變區間，即更大的δTFWHM，高熵非晶合金的δTFWHM可以達到116 K，這也是其具有較大RC的根本原因。另外，通過改變高熵非晶合金的稀土元素和鐵磁性元素的種類，實現了對其非晶形成能力、磁轉變溫度、磁熵變和磁制冷能力的大范圍調控。本研究不僅開發出一系列具有優異磁制冷性能的工質材料，而且為磁制冷工質材料提供了一種新型的模型體系。

　　相關研究結果發表在Intermetallics, 2015 (58): 31-35和Journal of Applied Physics, 2015 (117): 073902上，并申請國家發明專利一項（申請號：201410310509.6）。

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

             
 溫度、磁場以及稀土元素種類對高熵非晶合金磁熵變的影響