稀土級(jí)磁制冷材料實(shí)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?！比涨?，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員劉劍介紹說(shuō)，由其領(lǐng)銜的浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)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(lái)，可持續(xù)發(fā)展對(duì)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(xué)家受到磁熱效應(yīng)——一種變化磁場(chǎng)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(shí)，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(shí)，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(xué)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(lái)了很大難度。劉劍介紹說(shuō)，在浙江省自然科學(xué)基金的支持下，課題組圍繞“脆”的問(wèn)題展開(kāi)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(guò)數(shù)以百次的實(shí)驗(yàn)和改性，截至項(xiàng)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(lái)了希望。
　　此后，劉劍課題組積極接軌企業(yè)，先后與橫店?yáng)|磁、海爾集團(tuán)等達(dá)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(biāo)，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(xiàng)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(diǎn)，在短時(shí)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(guó)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(zhǔn)確控制在1K以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)外3K的指標(biāo)?！眲榻B說(shuō)，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(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上均優(yōu)于國(guó)外同類材料，而價(jià)格僅為國(guó)外產(chǎn)品的十分之一，受到了企業(yè)的高度關(guān)注。