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包头稀土研究院和包头师范学院合作成功研发高性能低温磁制冷材料

日期: 2024-12-27
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来源:包头稀土研究院

近年来,高熵非晶合金以其卓越的磁热效应引起了广大学者们的关注。本研究依托于包头特色产业,并结合当前国际上对于绿色环保的新型磁制冷技术为核心展开进行。因此本研究选择了Gd20Dy20Er20Al20M20 (M = Fe, Co, Ni) 高熵非晶合金作为研究对象,旨在通过不过渡金属元素替换探索对其磁热效应、临界行为和机械性能的影响,从而推动磁制冷技术的发展。本研究对五元高熵非晶合金Gd20Dy20Er20Al20M20 (M = Fe, Co, Ni) 的磁热效应、临界行为和机械性能进行了全面研究。所有样品在居里温度以下表现出明显的类自旋玻璃行为,并且在氢液化温度范围内表现出大的磁热性能。通过从顺磁态到铁磁态的二级相变,这些高熵非晶合金在79 K (Fe),41 K (Co) 和36 K (Ni) 处实现了优异的磁热效应。其中,Gd20Dy20Er20Al20Co20非晶合金的最大磁熵变在0–5 T下为9.59 J•kg-1•K-1。此外,Gd20Dy20Er20Al20Fe20非晶合金的RC和RCP分别为519 J•kg-1和613 J•kg-1,这些数值高于大多数稀土基非晶合金。所有样品相变的临界行为接近平均场模型,这与磁相互作用的长程有序相对应。Gd20Dy20Er20Al20M20 (M = Fe, Co, Ni) 高熵非晶合金的弯曲韧性分别为0.78、1.03和0.89。综上所述,可调节的居里温度、大的磁熵变、高的相对制冷能力和出色的机械性能表明,Gd20Dy20Er20Al20M20 (M = Fe, Co, Ni) 高熵非晶合金可能在低温应用中作为磁性制冷剂具有实用价值,该成果发表于SCI中科院二区Top期刊Journal of Materials Research and Technology。本研究不仅关注于科学研究本身,还积极响应国家关于加快推进“稀土+”协同创新的战略部署,致力于加强稀土资源的高质化利用,服务于“两个稀土基地”的建设目标。通过深入探索稀土材料在新型磁制冷技术中的应用潜力,为地方经济发展注入新的活力,同时也为实现更加可持续的社会进步贡献力量。


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