早期冷却系统:磁场冷却和变形记忆合金

早期冷却系统:磁场冷却和变形记忆合金发布时间：2020-03-15

普通冰箱的制冷原理压缩机的功能是将较低压力的蒸汽压缩成较高压力的蒸汽，减少蒸汽量并增加压力。压缩机从蒸发器中吸取低压工作介质蒸汽，提高其压力并将其送到冷凝器，在冷凝器中冷凝成高压液体。经节流阀节流后，变成低压液体，然后送至蒸发器，在那里吸收热量并蒸发成低压蒸汽，然后送至压缩机入口，完成制冷循环。

据报道，最近欧洲研究人员展示了一种有希望的早期冷却系统，该系统利用磁场和变形记忆合金进行冷却。

磁冷却系统利用磁热效应发挥作用，即某些材料在暴露于磁场时会改变温度。这项技术几乎和传统冰箱一样长，但从未真正应用过，因为设备的复杂性会破坏能源效率，其中通常使用超导磁体，这需要它们自己的冷却系统。

为了解决这个问题，来自达姆施塔特理工大学和德国亥姆霍兹-岑特罗姆德累斯顿-罗森多夫(HZDR)的研究人员使用了一种独特的磁铁和特殊合金的组合。磁铁含有稀土金属钕，以及铁和硼。这种合金是镍、锰和铟的混合物。

这种组合是使系统实用的关键。这些磁铁是迄今已知最强的永久磁铁，可以产生比地球强40000倍的磁场。同时，特定的合金在暴露于磁场时会冷却，此外，它在变形后可以恢复其原始形状。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，仅仅一毫秒就足以磁化和冷却它。然后将合金从磁场中取出，冷却任何需要的物质。随着合金升温，它将保持磁化状态。接下来，合金被辊子压缩，这使得合金更致密，并在温度升高时失去磁性。当辊被移除时，合金恢复到其正常温度时恢复到其原始形状，为循环再次开始做准备。

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此类设备所需的永磁体数量。该团队称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用于冷却循环，”该研究的作者奥利维尔·乌特弗莱施说。“我们需要的钕磁铁少得多，但它们仍能产生更强的磁场，并相应地产生更强的冷却效果。”该团队计划在2022年前建立一个演示装置，以更好地理解系统如何冷却物品及其节能效果。这项研究发表在《自然材料》杂志上。

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