新型稀土磁性蓄冷材料是一種高熵密度磁性材料(high entropy magnetic materials),高熵密度磁性材料這一概念是磁性材料用于制冷工程時提出的。它的特點是材料的磁熵發生變化時會出現大的吸熱與放熱效應,可以應用于制冷技術中。利用磁性材料在經歷磁相變時發生的磁熵變化,可以將高熵密度磁性材料作為磁蓄冷材料(magnetic regenerator material),用于小型回熱式低溫氣體制冷機中。
這種制冷機的制冷溫度在4.2K~20K,一般用在高技術領域,例如可用于醫用核磁共振成象儀、磁懸浮列車和超導發電機中冷卻其大型超導磁鐵、用于量子干涉儀(SQUID)、射頻天文望遠鏡的傳感器探頭和軍用紅外探測器中以提高其靈敏度,也可以用于低溫冷疑高真空泵中等等。以往這種制冷機中使用的蓄冷材料只有鉛。由于鉛的比熱容在15K以下急劇下降,使得小型制冷機在10K溫度以下制冷效率幾乎為零,制冷溫度難以低于8K。要得到低于8K的制冷溫度,只得附加效率極低的J-T回路。為了提高低溫制冷機的制冷效率,在過去的幾十年中,人們都在努力尋找在20K以下具有高比熱容的材料。具有實用價值的Er—Ni系列磁性蓄冷材料是在90年代初被發現的。這些材料用于制冷機中后,使制冷機的效率有了突破性提高。
磁性蓄冷材料的最大特點是不需要重新建立一個制冷體系,只要將商品化的氣體制冷機中的蓄冷材料換成磁性蓄冷材料,就可大大提高制冷機效果。因此磁蓄冷材料正在取代原來的蓄冷材料金屬鉛。而且由于磁性蓄冷材料的出現,推動了低溫制冷機的發展。現在,不用灌液氦,用制冷機帶動的醫用核磁共振成象儀和超導磁體已經商品化。在這些新設備中,都必須使用磁蓄冷材料。
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