稀土磁制冷材料的應(yīng)用
磁致冷材料是用于磁致冷系統(tǒng)的具有磁熱效應(yīng)的物質(zhì)。磁致冷是給磁體加磁場，使磁矩按磁場方向整齊排列，然后再撤去磁場，使磁矩的方向變得雜亂，這時磁體從周圍吸收熱量，通過熱交換使周圍環(huán)境的溫度降低，達到致冷的目的。磁致冷材料是指用于磁致冷系統(tǒng)的具有磁熱效應(yīng)的一類材料，磁致冷材料是磁致冷機的核心部分，即一般稱謂的制冷劑或制冷工質(zhì)。
低溫超導(dǎo)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，迫切需要液氦冷卻低溫超導(dǎo)磁體，但液氦價格昂貴，因而希望有能把液氦氣化的氦氣再液化的小型率制冷機。如果把以往的氣體壓縮—膨脹式制冷機小型化，把壓縮機變小，這樣將使制冷效率大大降低。因此，為了滿足液化氦氣的需要，人們加速研制低溫（4～20）磁致冷材料和裝置，經(jīng)過多年的努力，目前低溫磁致冷技術(shù)已達到實用化。低溫磁致冷所使用的磁致冷材料主要是稀土石榴單晶。使用DAG等材料做成的低溫磁致冷機屬于卡諾磁致冷循環(huán)型，起始致冷溫度分別為16和20。 低溫磁致冷裝置具有小型化和率等特優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于低溫物理、磁共振成像儀、粒子加速器、空間技術(shù)、遠紅外探測及微波接收等領(lǐng)域，某些特殊用途的電子系統(tǒng)在低溫環(huán)境下，其可靠性和靈敏度能夠顯著提高。
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、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，因而能保護人類的生存環(huán)境，具有顯著的環(huán)境和社會效益。
1987年80多個國家參加簽署的《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，我國于1991年6月加入這個國際公約并作出規(guī)定，到2010年我國將禁止生產(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。從目前美國室溫磁致冷技術(shù)研究進展情況看，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)中得到實際應(yīng)用之后，并將進一步開發(fā)家用空調(diào)和電冰箱等磁致冷裝置。
釹鐵硼磁鐵——目前為人類所知的強的稀土永磁體。在1984年才被應(yīng)用在商業(yè)領(lǐng)域。釹鐵硼與其它磁體相比，具有高的磁通密度、高的剩磁和大磁能積，也具有高的矯頑力。然而它們比較易碎、難于加工，并且對腐蝕和高溫比較敏感。在幾乎所有的磁體應(yīng)用中，釹鐵硼在強度和矯頑力上是佳的選擇，并且有一個很合理的價格。在動力應(yīng)用方面，釹鐵硼要比鐵氧體具有高4到5倍的能量。
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