苏文霞 陆海鸣 曾子芮 张一飞 刘剑徐坤 王敦辉‡ 都有为

1) (南京大学物理学院, 固体微结构物理国家重点实验室和江苏省纳米技术重点实验室, 南京 210093)

2) (南京大学现代工程与应用科学学院, 南京 210023)

3) (中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201)

4) (曲靖师范学院, 曲靖 655011)

(2021 年6 月8 日收到; 2021 年6 月9 日收到修改稿)

1 引 言

制冷技术在日常生活、 工业生产、 农牧医疗和国防军事等领域都发挥着举足轻重的作用. 气体压缩式制冷是目前最常采用的制冷技术, 但存在着制冷工质不够环保和制冷效率较低等问题. 基于材料磁熵变的磁制冷技术采用固体磁性材料作为制冷工质, 水等流体作为换热介质, 具有零GWP (global warming potential), 零ODP (ozone depletion potential), 低噪音以及便于小型化等特点, 是一种绿色环保的新型制冷技术. 磁制冷效率可达卡诺循环的 30%—60%, 而气体压缩制冷的效率一般仅为5%—10%. 环境友好和高效节能的磁制冷技术日益受到国际社会的高度重视.

通常用磁热效应来衡量材料的磁制冷性能. 磁热效应是指外磁场变化引起磁性材料内部磁熵改变并伴随着吸热和放热的一种物理现象, 是磁性材料的固有特性, 通常用绝热温变和等温磁熵变表征[1]. 高性能磁制冷材料的探索最初是从金属Gd开始的, 其居里温度为294 K, 是一类二级磁相变材料. 1976 年, 美国国家航空航天局的 Brown[2]首次采用金属 Gd 作为磁制冷工质, 在7 T 的超导磁场和无热负荷的条件下获得了47 K 的温度差. 为了拓宽其制冷温区, 多个课题组在Gd 基合金中……