磁制冷技術(shù)的發(fā)展
1918年Weiss發(fā)現(xiàn),在磁場(chǎng)下會(huì)引起Ni溫度升高,并于1926年發(fā)表了關(guān)于Ni的磁熱效應(yīng)的研究報(bào)告,他們是根據(jù)Edison和Tesla的專利進(jìn)行的研究。磁性材料 1926年荷蘭物理學(xué)家美國(guó)化學(xué)家Giauque分別提出,對(duì)順磁材料進(jìn)行絕熱退磁可以使溫度降低至液He溫度。1933年Giauque等人用成功地進(jìn)行了絕熱退磁制冷實(shí)驗(yàn),溫度達(dá)到3.[7]。隨后的兩次實(shí)驗(yàn)又分別達(dá)到0.34和0.2。50年代關(guān)于絕熱去磁的研究已很普遍。1954年,Herr等人制造出臺(tái)半連續(xù)的磁制冷機(jī),1966年荷蘭的研究了順磁材料磁熱效應(yīng)的應(yīng)用仁列,提出并分析了磁Stirling循環(huán)。1976年美國(guó)NASA的研究中心的Brown用金屬Gd作為磁致冷工質(zhì)·用超導(dǎo)體提供0-7的外磁場(chǎng).成功地獲得了室溫附近的磁致冷。這一實(shí)驗(yàn)具有重要意義.它揭示了磁致冷在室溫下的應(yīng)用前景。后來美國(guó).日本東京工業(yè)大學(xué)的橋本和前蘇聯(lián)。都對(duì)磁致冷材料和裝置做了許多的研究工作.取得了顯著的進(jìn)展。
磁致冷是使用無害、無環(huán)境污染的稀土材料作為制冷工質(zhì),若取代目前使用氟里昂制冷劑的冷凍機(jī)、電冰箱、冰柜及空調(diào)器等,可以消除由于生產(chǎn)和使用氟里昂類制冷劑所造成的環(huán)境污染和大氣臭氧層的破壞,因而能保護(hù)人類的生存環(huán)境,具有顯著的環(huán)境和社會(huì)效益。
1987年80多個(gè)國(guó)家參加簽署的《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》規(guī)定,為了防止生產(chǎn)和使用氟氯碳類化合物造成的大氣臭氧層的破壞,到2000年全世界將限制和禁止使用氟里昂制冷劑,我國(guó)于1991年6月加入這個(gè)國(guó)際公約并作出規(guī)定,到2010年我國(guó)將禁止生產(chǎn)和使用氟里昂等氟氯碳和氫氟氯碳類化合物。因此,需要加快研究開發(fā)無害的新型制冷劑或不使用氟里昂制冷劑的其它類型制冷技術(shù)。迄今,在有關(guān)這方面的研究開發(fā)中,發(fā)現(xiàn)磁致冷是制冷,能量消耗低,的制冷方法之一。從目前美國(guó)室溫磁致冷技術(shù)研究進(jìn)展情況看,在3到5年內(nèi),室溫磁致冷技術(shù)有可能在汽車空調(diào)系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用之后,并將進(jìn)一步開發(fā)家用空調(diào)和電冰箱等磁致冷裝置。
鐵氧體磁鐵——也被稱為硬磁鐵氧體,主要有鋇氧體和鍶氧體。它是在20世紀(jì)60年代才被發(fā)現(xiàn)的,它比鋁鎳鈷和磁鋼有更低的成本和更高的磁強(qiáng)度。與其它磁體相比,鐵氧體具有低的磁通密度和剩磁及大磁能積,并且易碎。
鋁鎳鈷磁鐵——具有中等的強(qiáng)度和很好的機(jī)械加工性能。在20世紀(jì)40年代被開發(fā)出來,目前仍在使用中。它們要比一般鋼鐵的性能強(qiáng),但在強(qiáng)度上比較弱且需要很好地保存,因?yàn)樗鼈円子谕舜拧H缗c釹鐵硼接觸,將會(huì)很容易逆轉(zhuǎn)并損壞鋁鎳鈷的磁場(chǎng)。
釹鐵硼磁鐵:的稀土類磁鐵,不像釤鈷那樣脆,但使用溫度沒有釤鈷磁鐵高。在常溫情況下也極易氧化,因此表面須電鍍。形狀有圓片形,圓環(huán)形,方塊形,瓦片形。有多種尺寸可供選擇釹鐵硼磁鐵是目前的磁鐵,而且非技術(shù)領(lǐng)域使用也越來越廣泛,如吸附磁鐵,玩具,首飾等。
釤鈷磁鐵:稀土類磁鐵,材料非常脆,但耐高溫,可在300攝氏度的條件下使用。圓片形,圓環(huán)形,方塊形,瓦片形。有多種尺寸可供選擇高技術(shù)領(lǐng)域及高溫環(huán)境。
鋁鎳鈷磁鐵:早應(yīng)用于技術(shù)領(lǐng)域的磁性材料??梢栽诜浅8叩臏囟认率褂茫ń?00攝氏度)。加工過后表面呈不銹鋼似的亮色。形狀有圓片形,圓柱形,方塊形,馬蹄形等。應(yīng)用于儀器,儀表及高溫環(huán)境。