Холодильник будущего
Российские и испанские ученые разработали новый метод измерения магнитокалорического эффекта в сплавах Гейслера. Исследования этих сплавов проводятся для разработки холодильников нового поколения.
Обычные бытовые холодильники основаны на компрессионном принципе. Охлаждающая жидкость под сильным давлением выталкивается в испаритель, который находится внутри холодильной камеры. В момент возвращения к нормальному давлению жидкость превращается в пар, забирая при этом тепло из внешней среды. У этих холодильников есть ряд недостатков: охлаждающая система требует много места, производит шум, потребляет много электроэнергии, и требует специальной утилизации (в качестве хладагента применяются фреоны, а при попадании в атмосферу эти вещества разрушают озоновый слой). Поэтому сегодня ученые всего мира работают над созданием магнитных холодильников.
Эти приборы будут работать благодаря магнетокалористическому эффекту. Некоторые вещества способны нагреваться при воздействии магнитного поля, а затем, после его выключения, резко охлаждаются до меньших температур. Уже существуют первые модели магнитных холодильников, но широкого применения они пока не получили из-за недостаточной эффективности. Сегодня необходимы методы создания новых материалов с магнетокалористическим эффектом и способы точной оценки их свойств.
Перспективными материалами для создания таких холодильников являются сплавы Гейслера. Первоначально так называли сплавы марганца с двумя другими металлами, но теперь под сплавами Гейслера понимают любые тройные сплавы, образованные атомами металлов с определенным строением электронных оболочек. Свойства атомной структуры таких сплавов приводят к ряду интересных физических свойств. Все сплавы Гейслера – ферромагнетики, то есть способны намагничиваться во внешнем поле, но не проявляют магнитных свойств в его отсутствие. Все они хорошо проявляют магнетокалористический эффект.
Ученые из Института физики им. Амирханова Дагестанского научного центра РАН, института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Челябинского государственного университета и университета Овьедо (Испания) разработали простой прямой метод для изучения магнетокалористических свойств сплавов Гейслера, и применили его на практике. Ученые исследовали тонкие полоски из сплавов Гейслера (содержащих марганец и никель, а также литий или олово) при разных значениях магнитного поля. Проанализировав полученные температурные зависимости, авторы работы пришли к выводу, что небольшие фрагменты сплава Гейслера могут эффективно использоваться в системах магнитного охлаждения благодаря хорошей теплопроводности. Они также ожидают, что термодинамическую эффективность устройств на основе таких структур можно улучшить путем увеличения частоты циклов нагревания-охлаждения.
Исследователи говорят, что тонкие пленки из сплавов Гейслера дают оптимальное сочетание термодинамических и магнитных характеристик, а значит, могут служить хорошим материалом для производства новых охлаждающих систем.
| 
