1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 11, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 11, стр. 1019-1024

Современные магнитокалорические материалы: существующие проблемы и перспективы исследований

В. В. Соколовский a, М. А. Загребин a, В. Д. Бучельников a, В. В. Марченков b, c, *

a Челябинский государственный университет
454001 Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129, Россия

b Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18, Россия

c Уральский федеральный университет
620002 Екатеринбург, ул. Мира 19, Россия

* E-mail: march@imp.uran.ru

Поступила в редакцию 23.08.2023
После доработки 23.08.2023
Принята к публикации 25.08.2023

Аннотация

Представлен краткий обзор работ, связанных с новым и перспективным направлением – технологией магнитного охлаждения, в основе которой лежит магнитокалорический эффект (МКЭ). Кратко рассмотрена суть эффекта и основные публикации, относящиеся к этой области. Сообщается о материалах, в которых наблюдается МКЭ, и представлены соответствующие диаграммы основных публикаций по МКЭ за последние 5 лет. Приведены последние результаты исследований российских ученых, работающих в данной области.

Ключевые слова: технология магнитного охлаждения, магнитокалорический эффект, магнитные и магнитотепловые свойства, фазовые переходы

Список литературы

  1. Tassou S., Ge Y. 20 – Reduction of refrigeration energy consumption and environmental impacts in food retailing // Handbook of Water and Energy Management in Food Processing. 2008. P. 585–611.

  2. Isaac M., Van Vuuren D.P. Modeling global residential sector energy demand for heating and air conditioning in the context of climate change // Energy Policy. 2009. V. 37. P. 507–521.

  3. Tassou S.A., Lewis J.S., Ge Y.T., Hadawey A., Chaer I. A review of emerging technologies for food refrigeration applications // Appl. Therm. Eng. 2010. V. 30. P. 263–276.

  4. Smith C.B., Parmenter K.E. Energy analysis / Energy Management Principles. 2nd ed., edited by C.B. Smith, K.E. Parmente. Oxford: Elsevier, 2016. P. 95–123.

  5. Pecharsky V.K., Gschneidner Jr. K.A. Tunable magnetic regenerator alloys with a giant magnetocaloric effect for magnetic refrigeration from 20 to 290 K // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. № 24. P. 3299–3301.

  6. Yu B.F., Gao Q., Zhang B., Meng X.Z., Chen Z. Review on research of room temperature magnetic refrigeration // Int. J. Refrig. 2003. V. 26. № 6. P. 622–636.

  7. Tishin A.M., Spichkin Y.I. The magnetocaloric effect and its applications. Series in Condensed Matter Physics // IOP Publishing: Bristol and Philadelphia, 2003.

  8. Gschneidner Jr. K.A., Pecharsky V.K., Tsokol A.O. Recent developments in magnetocaloric materials // Rep. Prog. Phys. 2005. V. 68. № 6. P. 1479–1539.

  9. Gschneidner Jr. K.A., Pecharsky V.K. Thirty years of near room temperature magnetic cooling: Where we are today and future prospects // Int. J. Refrig. 2008. V. 31. № 6. P. 945–961.

  10. Gutfleisch O., Willard M.A., Brück E., Chen C.H., Sankar S., Liu J.P. Magnetic materials and devices for the 21st century: stronger, lighter, and more energy efficient // Advanced Mater. 2011. V. 23. P. 821–842.

  11. Buchelnikov V.D., Sokolovskiy V.V. Magnetocaloric effect in Ni–Mn–X (X = Ga, In, Sn, Sb) Heusler alloys // Phys. Met. Metal. 2011. V. 112. № 7. P. 633–665.

  12. Sandeman K.G. Magnetocaloric materials: The search for new systems // Scr. Mater. 2012. V. 67. № 6. P. 566–571.

  13. Gutfleisch O., Gottschall T., Fries M., Benke D., Radulov I., Skokov K.P., Wende H., Gruner M., Acet M., Entel P., Farle M. Mastering hysteresis in magnetocaloric materials // Philos. Trans. Royal Soc. A: Math. Phys. Eng. 2016. V. 374. № 2074. P. 20150308–21.

  14. Lyubina J. Magnetocaloric materials for energy efficient cooling // J. Phys. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. № 5. P. 053002.

  15. Franco V., Bl’azquez J.S., Ipus J.J., Law J.Y., Moreno-Ram’ırez L.M., Conde A. Magnetocaloric effect: From materials research to refrigeration devices // Prog. Mater. Sci. 2018. V. 93. P. 112–232.

  16. Scheibel F., Gottschall T., Taubel A., Fries M., Skokov K.P., Terwey A., Keune W., Ollefs K., Wende H., Farle M., Acet M., Gutfleisch O., Gruner M.E. Hysteresis design of magnetocaloric materials – From basic mechanisms to applications // Energy Technol. 2018. V. 6. № 8. P. 1397–1428.

  17. Zarkevich N., Zverev V.I. Viable materials with a giant magnetocaloric effect // Crystals. 2020. V. 10. P. 815.

  18. Kitanovski A. Energy Applications of Magnetocaloric Materials // Adv. Energy Mater. 2020. V. 10. P. 1 903 741.

  19. Kitanovsky A. Applications of Magnetocaloric Materials // Encyclopedia of Smart Mater. 2022. V. 5. P. 418.

  20. Khovaylo V.V., Taskaev S.V. Magnetic Refrigeration: From Theory to Applications / Encyclopedia of Smart Mater. Oxford: Elsevier, 2022. P. 407–417.

  21. Соколовский В.В., Мирошкина О.Н., Бучельников В.Д. Обзор современных теоретических методов исследования магнитокалорических материалов // ФММ. 2022. Т. 123. № 4. С. 344–402.

  22. Law J.Y., Moreno-Ramírez L.M., Díaz-García A., Franco V. Current perspective in magnetocaloric materials research // J. Appl. Phys. 2023. V. 133. P. 040903.

  23. Khovaylo V.V., Skokov K.P., Koshkid’ko Yu.S., Koledov V.V., Shavrov V.G., Buchelnikov V.D., Taskaev S.V., Miki H., Takagi T., Vasiliev A.N. Adiabatic temperature change at first-order magnetic phase transitions: Ni2.19Mn0.81Ga as a case study // Phys. Rev. B. 2008. V. 78. P. 060403(R).

  24. Каманцев А.П., Амиров А.А., Юсупов Д.М., Бутвина Л.Н., Кошкидько Ю.С., Головчан А.В., Вальков В.И., Алиев А.М., Коледов В.В., Шавров В.Г. Современные бесконтактные оптические методы измерения магнитокалорического эффекта // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1025–1043.

  25. Каманцев А.П., Амиров А.А., Юсупов Д.М., Головчан А.В., Ковалёв О.Е., Комлев А.С., Алиев А.М. Магнитокалорический эффект в композитах на основе La(Fe,Mn,Si)13H: эксперимент и теория // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1074–1085.

  26. Игошев П.А. Магнитокалорический эффект и фазовое расслоение: теория и перспективы // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1065–1073.

  27. Колесов К.А., Маширов А.В., Иржак А.В., Чичков М.В., Сафрутина Е.Ф., Киселев Д.А., Кузнецов А.С., Белова О.В., Коледов В.В., Шавров В.Г. Контактное термосопротивление медной контактной пары с графеновым термоинтерфейсом в магнитных полях до 10 Тл // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1058–1064.

  28. Соколовский В.В., Загребин М.А., Бучельников В.Д. Магнитокалорический эффект сплавов Mn2YSn (Y = Sc, Ti, V) // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1122–1128.

  29. Павлухина О.О., Соколовский В.В., Бучельников В.Д. Электронная структура и магнитные свойства сплавов FeRhSn1–xZx (Z = Ge, Si, Sb): исследование из первых принципов // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1102–1107.

  30. Соколовский В.В., Бучельников В.Д. Влияние частичного замещения Ga на структурные и магнитные свойства сплавов Гейслера Ni–Mn–Ga // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1108–1116.

  31. Мусабиров И.И., Гайфуллин Р.Ю., Сафаров И.М., Галеев Р.М., Афоничев Д.Д., Кирилюк К.К., Коледов В.В., Маширов А.В., Мулюков Р.Р. Структура и мартенситное превращение деформированных сплавов системы Ni–Mn–Ga // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1129–1136.

  32. Утарбекова М.В., Оршулевич М.А., Батаев Д.С., Фазлитдинова А.Г., Таскаев С.В. Магнитокалорический эффект в сплавах RCo5 (R = Gd, Tb, Dy, Ho) // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1086–1092.

  33. Панкратов Н.Ю., Терёшина И.С., Никитин С.А. Магнитокалорический эффект в редкоземельных магнетиках // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1093–1101.

  34. Вальков В.И., Головчан А.В., Грибанов И.Ф., Андрейченко Е.П., Ковалев О.Е., Митюк В.И., Маширов А.В. Барическая трансформация характера магнитного упорядочения и магнитокалорических свойств в системе Mn1 – xCrxNiGe // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1044–1050.

  35. Ерагер К.Р., Соколовский В.В., Бучельников В.Д., Гамзатов А.Г., Алиев А.М. Фазовая стабильность сплавов Гейслера Ni(Co)–Mn–Z (Z = Ga, In, Sb, Sn) // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1137–1144.

  36. Гаджиев А.Б., Алиев А.М., Гамзатов А.Г., Ханов Л.Н., Митюк В.И., Говор Г.А. Магнитострикция и магнитокалорический эффект в сплавах Mn1 – xFexAs // ФММ. 2023. Т. 124. № 11. С. 1117–1121.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал