科学家使用磁场和变形合金研发制冷系统

2018年09月18日 22:07 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

除了触摸屏和内置摄像头等多余功能外,基本的冰箱技术在几十年内没有太大变化。他们仍然通过化学制冷剂和压缩机进行冷却,现在欧洲研究人员已经展示了一种有希望的早期冷却系统,它使用磁场和变形记忆合金进行冷却。

磁冷却系统通过利用磁热效应起作用,即某些材料在暴露于磁场时会改变温度。该技术几乎与传统冰箱一样长,但从未真正得到应用,因为设备复杂性会破坏能源效率,其中通常是使用的超导磁体,这需要它们自己的冷却系统。

为了解决这个问题,达姆施塔特技术大学和德国Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)的研究人员使用了磁铁和特殊合金的独特组合。磁铁含有稀土金属钕,以及铁和硼。该合金是镍,锰和铟的混合物。

这种组合是使系统实用的关键。这些磁铁是目前已知的最强的永久磁铁,能够产生比地球强4万倍磁场。同时,该特定合金在暴露于磁场时将冷却,此外,它在变形后可恢复其原始形状。利用这种组合,该项目的研究人员开发了一个六步制冷循环。首先,冷却元件(合金)暴露在磁场中,只需一毫秒就足以使其磁化和冷却。然后将合金从磁场中移除,并且冷却所需的任何物质。随着合金回暖,它将保持磁化。接下来,合金被辊子压缩,这使得合金体积更密集,失去其磁性同时温度上升,当滚筒被移除时,合金在返回其常温时恢复其原始形状,为循环重新开始做好准备。

该项目主要是一项可行性研究,旨在说明形状记忆合金如何帮助减少这类装置所需的永磁体数量。该团队表示,这些磁铁是最昂贵的部分。“我们已经证明形状记忆合金非常适合冷却循环,”该研究的作者Oliver Gutfleisch说。 “我们需要的钕磁铁要少得多,但仍能产生更强的磁场,并产生相应更大的冷却效果。”该团队计划在2022年之前建立一个演示装置,以更好地了解系统如何冷却物品,以及它的节能效果。该研究已经发表在Nature Materials杂志上。

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