稀土级磁制冷材料实现量产

“我们研究的最大成果就是攻克了稀土基磁制冷材料的批量生产，让水等环保介质换热，使完全摈弃氟利昂制冷剂成为可能。”日前，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员刘剑介绍说，由其领衔的浙江省自然科学基金项目正式结题，课题组完成了镧铁硅合金的定向凝固组织控制和磁制冷性能研究，让磁制冷技术产业化更近了一步。
　　近年来，可持续发展对传统蒸汽压缩式制冷技术在环保、能效等方面提出了更高要求，发展环境友好、节能高效的新型制冷技术成为有效的解决手段之一。于是，科学家受到磁热效应——一种变化磁场下磁性材料磁矩有序度发生变化而导致的热现象的启发，提出了替代传统制冷剂氟利昂的新型制冷技术。其原理是在磁性材料被磁化时，磁矩有序度增加，磁熵减小，温度上升，向外界放出热量;退磁时，磁性材料磁矩有序度减少，磁熵增加，温度下降，自外界吸收热量。
　　然而在研究中科学家们发现，传统的磁制冷材料因其本身脆弱等原因，给制备带来了很大难度。刘剑介绍说，在浙江省自然科学基金的支持下，课题组围绕“脆”的问题展开了研究，提出了镧铁硅合金与高导热、高韧性金属共混制备的新型复合材料结构的课题。
　　经过数以百次的实验和改性，截至项目结题，课题组在磁制冷材料的应用上取得突破，为磁制冷材料大规模产业化带来了希望。
　　此后，刘剑课题组积极接轨企业，先后与横店东磁、海尔集团等达成合作，围绕稀土磁制冷材料的产业化做起“文章”。围绕磁制冷材料关键指标，刘剑课题组在镧铁硅合金的定向凝固组织控制和磁制冷性能研究项目基础上，积极引入材料基因工程手段，利用其高通量、大批量一次性制备的优点，在短时间内积累了大量材料结构数据，从而制备出了性能优于国外同类的磁制冷材料。
　　“在温区变化上，我们制备材料能够准确控制在1K以内，远优于国外3K的指标。”刘剑介绍说，课题组制备的磁制冷材料，在温度变化、温区控制、温度跨度三个关键指标上均优于国外同类材料，而价格仅为国外产品的十分之一，受到了企业的高度关注。