稀土級磁制冷材料實現(xiàn)量產(chǎn)

“我們研究的最大成果就是攻克了稀土基磁制冷材料的批量生產(chǎn)，讓水等環(huán)保介質(zhì)換熱，使完全擯棄氟利昂制冷劑成為可能。”日前，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員劉劍介紹說，由其領(lǐng)銜的浙江省自然科學基金項目正式結(jié)題，課題組完成了鑭鐵硅合金的定向凝固組織控制和磁制冷性能研究，讓磁制冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化更近了一步。
　　近年來，可持續(xù)發(fā)展對傳統(tǒng)蒸汽壓縮式制冷技術(shù)在環(huán)保、能效等方面提出了更高要求，發(fā)展環(huán)境友好、節(jié)能高效的新型制冷技術(shù)成為有效的解決手段之一。于是，科學家受到磁熱效應(yīng)——一種變化磁場下磁性材料磁矩有序度發(fā)生變化而導(dǎo)致的熱現(xiàn)象的啟發(fā)，提出了替代傳統(tǒng)制冷劑氟利昂的新型制冷技術(shù)。其原理是在磁性材料被磁化時，磁矩有序度增加，磁熵減小，溫度上升，向外界放出熱量;退磁時，磁性材料磁矩有序度減少，磁熵增加，溫度下降，自外界吸收熱量。
　　然而在研究中科學家們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的磁制冷材料因其本身脆弱等原因，給制備帶來了很大難度。劉劍介紹說，在浙江省自然科學基金的支持下，課題組圍繞“脆”的問題展開了研究，提出了鑭鐵硅合金與高導(dǎo)熱、高韌性金屬共混制備的新型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的課題。
　　經(jīng)過數(shù)以百次的實驗和改性，截至項目結(jié)題，課題組在磁制冷材料的應(yīng)用上取得突破，為磁制冷材料大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化帶來了希望。
　　此后，劉劍課題組積極接軌企業(yè)，先后與橫店東磁、海爾集團等達成合作，圍繞稀土磁制冷材料的產(chǎn)業(yè)化做起“文章”。圍繞磁制冷材料關(guān)鍵指標，劉劍課題組在鑭鐵硅合金的定向凝固組織控制和磁制冷性能研究項目基礎(chǔ)上，積極引入材料基因工程手段，利用其高通量、大批量一次性制備的優(yōu)點，在短時間內(nèi)積累了大量材料結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，從而制備出了性能優(yōu)于國外同類的磁制冷材料。
　　“在溫區(qū)變化上，我們制備材料能夠準確控制在1K以內(nèi)，遠優(yōu)于國外3K的指標?！眲榻B說，課題組制備的磁制冷材料，在溫度變化、溫區(qū)控制、溫度跨度三個關(guān)鍵指標上均優(yōu)于國外同類材料，而價格僅為國外產(chǎn)品的十分之一，受到了企業(yè)的高度關(guān)注。