室温磁制冷技术的研究进展

室温磁制冷样机的设计与研究的开题报告一、选题背景近年来，室温磁制冷技术在低温制冷领域得到了广泛关注。

相比于传统的制冷技术（例如压缩式制冷、吸收式制冷等），磁制冷技术具有无污染、高效节能、可调节性强等优点。

尤其在室温下，磁制冷技术更是具有广泛的应用前景，例如在医学、电子、航空航天、军事、低温物理等领域都有应用。

然而，目前室温磁制冷技术的实际应用受到制冷能力的限制，制冷效率还需要进一步提高，因此需要开展更为深入的研究与设计。

因此，本文选择设计一台室温磁制冷样机，以探究磁制冷技术在室温下的制冷特性，并寻找提高制冷能力的途径。

二、选题意义1. 探究磁制冷技术在室温下的制冷特性，对于推动磁制冷技术在实际应用中发挥更大的作用具有重要意义。

2. 通过设计与研究样机，可以更加深入地了解磁制冷技术的制冷原理和机理，为后续磁制冷设备的研究及开发提供参考。

3. 对于提高室温磁制冷技术的制冷效率，具有重要的理论和实践意义。

三、研究内容本文拟研究的内容包括：1. 磁制冷技术的制冷原理和机理2. 室温磁制冷样机的设计与制造3. 室温磁制冷样机的实验分析，包括制冷效率、制冷温度等方面的实验数据4. 对实验数据进行分析和评价，找到提高制冷效率的途径四、研究方法本文采用的研究方法包括文献综述、实验研究等。

文献综述主要是对室温磁制冷技术的历史发展、现状和研究进展进行归纳整理。

实验研究主要是根据磁制冷技术的理论，设计并制造一台室温磁制冷样机，并进行实验研究。

五、研究计划表时间计划内容第1-2周选题、查阅文献，撰写开题报告第3-4周完成室温磁制冷样机的设计与制造第5-8周进行实验研究，收集实验数据第9-10周对实验数据进行分析和评价第11-12周撰写论文并准备答辩六、预期成果通过本文的研究，预期可以得到以下成果：1. 掌握室温磁制冷技术的制冷原理和机理，对该技术的相关知识有深入了解。

2. 设计并制造一台室温磁制冷样机，进一步明确磁制冷技术的实际应用情况。

包头稀土研究院室温磁制冷研究、开发进展
程娟
【期刊名称】《稀土信息》
【年(卷),期】2013(000)010
【摘要】包头稀土研究院自1999年成立专¨研究、外发搴温磁制冷的团队，丰要研究方向为室温磁制冷机、永磁磁场系统以及稀土基室温磁制冷材料。

磁制冷机方面向2000年以来先后研制了磁液体磁制冷机、件复式永磁磁制冷机、旋转式永磁磁制冷机、往复旋转复合式磁制冷机不同形式的共10余台室温磁制冷机。

目前．效果最好的制冷机．
【总页数】1页(P24)
【作者】程娟
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.包头稀土研究院磁制冷技术研究受国际关注
2.2010年第四届国际室温磁制冷学术会议将由包头稀土研究院承办
3.包头稀土研究院"室温磁致冷材料及室温磁致冷样机研制"课题通过鉴定
4.十年磨一剑砺得梅花香\r——包头稀土研究院磁制冷冷藏柜研发之路
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浅谈磁制冷技术的应用与发展作者：田兆清来源：《科学之友》2009年第27期摘要:本文主要从磁制冷的原理及特点、常用磁制冷循环、磁制冷的应用以及磁制冷技术的历史和发展进行阐述。

关键词:磁制冷;磁热效应;进展中图分类号:TB69 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)27-0015-02磁制冷方式是一种以磁性材料为工质的制冷技术,其基本原理是借助磁致冷材料的可逆磁热效应,又称磁卡效应 (Magnetoc~ofic Effect,MCE)即磁致冷材料等温磁化时温度升高向外界放出热量,而绝热退磁时温度降低从外界吸收热量,从而达到制冷目的。

目前,由于全球气候的日趋变暖和灾害性天气的频繁发生,过去的制冷技术因存在着制冷效率低,能耗大,对地球温室效应影响大的问题,已经不再适应社会的需求。

在这样的情况下,磁制冷作为一项节能环保的绿色制冷技术,开始备受瞩目。

为此,为了能让更多的人理解磁制冷技术,本文将谈谈磁制冷技术的应用及发展。

1磁制冷的原理及特点1.1磁制冷的原理磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料。

磁制冷就是利用磁性材料的磁热效应,又称磁卡效应(MCE)来实现制冷的。

而从热力学上说,磁热效应是通过外磁场使磁性材料的熵改变,从而形成一个温度变化,其变化为:dU=TdS+µ0HdM-PdV (1)在忽略了体积效应后得到:d(U-TS-µ0HM)=-SdT-µ0MdH(2)由全微分关系得:(∂S/∂H)T=µ0(∂M/ ∂T)H(3)因此,在等温情况下外磁场的变化引起的磁熵变为:△S=µ0∫Hf Hi(∂M/∂T)H dH对于绝大多数材料,系统的体积效应是可以忽略的。

同样,在绝热情况下的磁系统在外磁场发生变化时的温度变化为:△T=-µ0∫T/ CH(∂M/ ∂T)H dH从上式看出,当磁性材料磁化时,dH >0,所以系统温度升高;同样,当磁性材料去磁时,dH1.2磁制冷的特点磁制冷技术是一项节能环保的绿色制冷技术,与传统的气体压缩式制冷技术相比较,磁制冷的效率高,可获得足够的低温;热动力循环效力达60 %,为普通电冰箱的1.5倍,膨胀的制冷循环一般只能达到5 %～10 %。

铁磁制冷材料的开发与性能优化研究铁磁制冷材料是一种有望取代传统制冷剂的新型材料，它能够在低温下通过磁场改变材料的温度，从而实现制冷效果。

在过去的几十年中，铁磁制冷材料的开发和性能优化一直是研究者关注的焦点。

本文将介绍铁磁制冷材料的原理、开发进展以及性能优化的方法。

铁磁制冷材料利用磁场来改变材料的热力学性质，从而实现制冷效果。

当该材料置于磁场中时，材料中的磁矩会与磁场相互作用，导致材料温度发生变化。

这种磁矩与磁场之间的相互作用是通过磁热效应实现的。

在外部磁场的作用下，材料发生磁热效应，吸热或放热，从而实现温度的改变。

铁磁制冷材料的开发已经取得了一些重要进展。

研究者们已经成功合成了多种铁磁制冷材料，并测试了它们的性能。

其中一种常见的材料是基于铁磁体的制冷系统，这种材料能够在常温下实现制冷效果。

此外，还有一些通过调节铁磁材料的成分和结构来实现性能优化的研究。

在铁磁制冷材料的开发中，性能优化是一个关键的研究方向。

为了提高材料的制冷效果，研究者们采取了多种方法。

首先，他们通过优化材料的成分和结构来改变材料的磁热性能。

例如，研究者们可以通过调整磁矩的大小和方向来改变材料的磁热特性，从而提高制冷效果。

其次，研究者们还通过改变材料的微观结构来改善其磁热性能。

例如，他们可以通过控制晶粒的大小和分布来调节材料的磁热特性。

此外，还有研究者通过引入微观缺陷或界面来增强材料的磁热效应。

所有这些方法都旨在提高材料的制冷效果，使其更加适用于实际应用。

除了改变材料的成分和结构外，优化外部磁场也是提高铁磁制冷材料性能的重要方法。

研究者们通过优化磁场的强度和方向来改变材料的磁热特性。

例如，他们可以调节磁场的强度，使得材料在不同温度下具有最佳的制冷效果。

此外，还可以通过改变磁场的方向来优化材料的磁热性能。

这些方法不仅可以提高材料的制冷效果，还可以减少能源消耗，实现绿色低碳制冷。

总结起来，铁磁制冷材料的开发与性能优化是一个具有挑战性的研究领域。

磁制冷技术最新研究进展渠满【摘要】磁制冷技术作为一种环保高效的新型制冷技术,受到了越来越多人的关注.与传统的气体压缩式制冷相比,磁制冷具有非常大的竞争力.随着材料科学和制冷循环理论等的不断发展,磁制冷技术必然有着广阔的发展前景.阐述了磁制冷技术的工作原理和典型磁制冷循环的研究进展情况,重点介绍了磁性材料以及活性蓄冷器的最新研究现状.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2013(032)001【总页数】6页(P37-42)【关键词】磁制冷;磁热效应;磁性工质;活性蓄冷器【作者】渠满【作者单位】上海海事大学商船学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TB61;TB661 引言随着全球温室效应的日益加剧以及蒙特利尔协议规定要逐步禁止氟氯烃的生产和使用,使依靠氟氯烃和氢氯氟烃等气体为工质的传统压缩式制冷面临困境。

因此,当今制冷界需要迫切解决的问题就是寻求一种高效安全、无污染的制冷材料和制冷方式。

在这样的情况下,磁制冷以其高效节能、无污染、运行稳定可靠、寿命长的优点开始受到国内外的广泛关注。

磁制冷技术就是利用磁性材料的磁热效应达到制冷效果的一种制冷方式,其效率远远高于传统气体压缩制冷和半导体制冷。

自1881年发现磁热效应以来,磁制冷作为一种高效,可靠的绿色制冷技术引起了国内外的广泛重视[1]。

与传统的气体压缩式制冷相比,具有以下明显的特点:1)单位体积的制冷功率大,易小型化。

2)稳定可靠,便于维修。

3)有节能环保优势。

磁制冷的效率可达到逆卡诺循环的30%～60%,而气体压缩式制冷一般仅为5%～10%[2],因此对节能十分有利。

由于制冷工质为固体材料以及在循环回路中可用水作为传热介质,这消除了因使用氟利昂、氨及碳氢化合物等制冷剂所带来的破坏大气臭氧层、易泄露、易燃及地球温室效应等环境问题,对生态环境起到了保护作用。

综上所述,磁制冷技术比传统压缩式制冷技术有着许多无可替代的竞争优势,可以克服传统压缩制冷技术的缺点,是一种效率高、对环境无污染、绿色环保的制冷技术[3]。

MnFePGe室温磁制冷材料的制备及磁热性能研究的开题报
告
磁制冷技术作为一种新型环保节能技术，在现代制冷领域中具有广泛的应用前景。

MnFePGe材料具有较高的居里温度和磁热效应，是一种很有潜力的磁制冷材料。

本文计划研究MnFePGe室温磁制冷材料的制备及磁热性能。

具体研究内容如下：
1. 研究不同配方下MnFePGe材料的制备工艺及物化性质。

2. 利用SQUID磁化强度计和热重分析仪等测试设备，研究MnFePGe材料的磁化强度、居里温度、磁熵变等磁热性能。

探究MnFePGe材料的磁热效应与物理结构的关系。

3. 研究MnFePGe材料的磁制冷性能。

采用样品加热制冷的方法，测定制冷性能参数，如制冷功率密度和制冷温度差等。

4. 进一步优化制备工艺和探究材料性能，以提高其制冷性能和应用前景，为相关磁制冷设备的开发提供基础数据和理论依据。

通过此项研究，将为推动磁制冷技术的应用发展提供有力支持，为实现节能减排和可持续发展做出贡献。

磁致冷技术的研究及应用磁致冷技术的研究及应用（**科学技术大学 0823101）【摘要】磁致冷技术是一种极具发展潜力的制冷技术，相对与传统的气体压缩技术，其具有节能、环保等突出优点，因而日益受到人们关注。

本文从磁热效应的发现及磁致冷的原理出发，介绍磁性材料的选择与研究进展情况，磁致冷循环及磁致冷机的研究进展，并探讨磁致冷技术应用中需要解决的问题。

【关键词】磁致冷磁热效应磁致冷材料1引言制冷技术的产生给工农业生产和人民生活带来了极大便利，可以说人类已经离不开制冷技术。

然而传统制冷技术发展至今日，其弊端已逐渐凸现，主要表现为效率瓶颈和对环境的危害。

根据《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰方案》的规定到2010年，我国将禁止生产和使用氟里昂等氟氯碳类化合物。

因此需加快研究开发无害的新型制冷剂或不使用制冷剂的其它类制冷技术，在这方面的研究开发中，磁致冷是制冷效率高，能量消耗低，无污染的制冷方法之一。

2 磁致冷的发展概况磁致冷的研究可追溯到19世纪末，1881年Warburg首先观察到金属铁再外加磁场中的热效应，1895年Langeviz发现了磁热效应(Magneto-Caloric Effect)。

1926年Debye、1927年Giauque两位科学家分别从理论上推导出可以利用绝热去磁致冷的结论后，磁致冷技术得以逐步发展，并开始应用于低温领域。

1933年Giauque等人用Y2(SO4)3成功地进行了绝热退磁制冷试验，制冷温度达3.5～0.5K，。

随后的两次实验又分别达到0.34K和0.25K。

1954年，Herr等人制造出第一台半连续的磁制冷机，1966年，荷兰的Van Geuns研究了顺磁材料磁热效应的应用（1K以下），提出并分析了Stirling循环。

1976年，美国NASA的Lewis研究中心的G.V.Brown首次实现了室温磁致冷，标志着磁致冷技术开始由低温转向室温的研究。

20世纪末，Ames实验室的Gschneider等人在Gd5(SixGe1-x)4系合金磁致冷材料中发现了巨磁热效应（GMCE），使磁致冷技术得到突破性的发展。

室温磁制冷主动式回热器传热特性实验研究的开题报告一、选题背景和意义随着人们对环保和节能的重视，磁制冷技术作为一种低温制冷新技术备受关注。

磁制冷技术具有环保、高效、无噪音等优势，可以广泛应用于制冷空调、医药、食品等领域。

同时，磁制冷技术也是一种新型的绿色能源技术，其应用前景广阔。

然而，磁制冷技术仍存在着一定的局限性，其中之一就是低温回热问题。

现有的磁制冷技术在低温制冷的过程中会产生大量的废热，而如何高效利用这些废热成为制约磁制冷技术发展的瓶颈之一。

因此，研究磁制冷主动式回热器的传热特性，对于提高磁制冷系统能量利用率，减轻环境污染，具有重要的理论和实践意义。

二、研究内容和研究方法本研究将设计一种室温磁制冷主动式回热器，并对其进行实验研究。

具体研究内容如下：1.设计并制备主动式回热器的样品。

2.搭建实验平台，测量主动式回热器的传热特性。

3.采用数值模拟的方法，对主动式回热器的传热特性进行分析和研究。

4.分析不同工作条件下主动式回热器的传热效果，并尝试寻找最佳的工作条件。

本研究将采用实验和数值模拟相结合的方式，分析室温磁制冷主动式回热器的传热特性。

实验部分将选取合适的材料制备主动式回热器样品，搭建实验平台，对其进行传热测试；数值模拟部分将利用计算流体力学软件对主动式回热器进行仿真。

通过实验与数值模拟的相互验证，确定最佳的工作条件，提高室温磁制冷主动式回热器的传热效率。

三、研究预期成果本研究预期能够得到以下成果：1.设计出适用于室温磁制冷系统的主动式回热器样品。

2.对主动式回热器的传热特性进行详细研究，并获得相关数据。

3.通过实验和数值模拟相结合的方式，探究磁制冷主动式回热器的传热机制。

4.确定最佳的工作条件，提高室温磁制冷主动式回热器的传热效率。

四、可行性分析本研究选题有一定的先进性和创新性，研究方法综合应用了实验和数值模拟两种手段，能够很好地结合起来，有效地推动磁制冷主动式回热器的应用和发展。

本研究所需实验设备和材料均可在研究所已有的基础上进行购置，具备可行性。

Fe基室温磁制冷材料的结构及磁热效应的研究的开
题报告
一、研究背景
随着人们对环境友好型节能技术需求的增加，磁性材料的研究受到
了越来越广泛的关注。

其中，Fe基室温磁制冷材料应用前景广阔，因其
具有优良的磁热效应和良好的力学性能而备受瞩目。

在该材料中，高熵
合金、合金化和功能粉体冶金等制备方法也得到了进一步的探究。

因此，对于Fe基室温磁制冷材料的结构及磁热效应的研究具有重要的理论和实际意义。

二、研究内容
本次研究的目的是对于Fe基室温磁制冷材料的结构和磁热效应进行深入的探究。

具体研究内容包括如下几个方面：
1. Fe基室温磁制冷材料的制备方法探究。

本研究将选择常见的高熵合金、合金化和功能粉体冶金等制备方法，并比较它们的优缺点，从而
选取最优的制备方法。

2. 材料结构研究。

利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等
技术探究制备的Fe基室温磁制冷材料的晶体结构、晶粒尺寸和微观组织等特征。

3. 材料磁热效应研究。

利用物理测试技术，如热监测(TC)和磁监测(MC) 测试，研究样品的磁热效应和磁热稳定性。

4. 材料力学性能研究。

利用万能试验机、硬度计和冲击试验机等技
术分析材料的力学性能，包括拉伸强度、硬度和韧性等。

三、研究意义
本研究将有助于深入了解Fe基室温磁制冷材料的制备、结构和性能等方面的特点，为该类材料的进一步应用提供理论和实践基础。

研究结果也将为材料领域相关研究提供重要的探索方向，对于提高节能环保技术水平具有重要作用。

文章编号：1671-6612（2009）01-083-04磁制冷技术的应用与研究前景刘 涛（华东交通大学 南昌 330013）【摘 要】 磁制冷技术是一种极具发展潜力的制冷技术，其具有节能、环保的特点。

介绍了磁制冷的工作原理、磁性材料的选择与研究进展情况，磁制冷循环及磁制冷机的研究进展，并指出磁制冷技术发展需要解决的问题。

【关键词】 磁制冷；磁热效应；磁性材料；进展 中图分类号 TB5 文献标识码 BApplication and Research Prospect of the Technique of Magnetic RefrigerationLiu Tao(East China Jiao Tong University ，Nanchang ，330013 )【Abstract 】 The technique of magnetic refrigeration is a potentially promising technique in the field of refrigeration, which has a good qualities of energy saving and environmental protection. In this paper, we present the work principle as well as the choice approaches of the magnetic material, and research progress of the technique of magnetic refrigeration and the research progress of magnetic refrigeration cycle and magnetic refrigerator. We also point out the essential issue to be settled on the research field of magnetic refrigeration.【Keywords 】 magnetic refrigeration ；magneto-caloric effect ；magnetic material ；progress作者简介：刘涛（1969－），男，讲师。

低温磁制冷技术的应用与发展摘要：随着制冷与低温工程的发展，人们面临着环境的再次挑战，臭氧层的破坏和温室效应与一些制冷剂的使用和泄露有密切的联系，因此有必要找到一种更有效更环保的制冷方法，所以磁制冷以其自身的特点具有更广阔的应用前景。

引言臭氧层是指距地球表面10至50公里的大气层中由臭氧构成的气层。

臭氧是一种气体，其分子结构为三个氧原子，即O3。

臭氧层的主要功能在于吸收来自宇宙的紫外线，使地球上的万物免受紫外线辐射的危害，所以，臭氧层被称之为地球的保护伞。

但如今，臭氧层已被人类严重破坏，本世纪开始人类大量使用高度稳定的合成化合物，如空调器、冰箱工业、溶剂、航空航天用制冷剂、喷雾剂、清洗剂中含氯氟烃化合的挥发出来，通过复杂的物理化学过程与臭氧发生化学反应而将其摧毁。

为了防止生产和使用氟氯碳类化合物造成的大气臭氧层的破坏，到2000年全世界将限制和禁止使用氟里昂制冷剂，我国于1991年6月加入这个国际公约并做出规定，到2010年我国将禁止生产和使用氟里昂等氯氟烃和氢氯氟烃类化合物。

因此，需要加快研究开发无害的新型制冷剂或不使用氟里昂制冷剂的其它类型制冷技术。

本世纪二十年代末，科学家发现了磁性物质在磁场作用下温度升高的现象，即磁热效应。

随后许多科学家和工程师对具有磁热效应的材料、磁制冷技术及装置进行了大量的研究开发工作。

磁制冷原理及特点[1]⑴磁制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应(Magneto-Caloric Effect ,MCE)的制冷。

磁热效应是指磁制冷工质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热量的现象。

例如对于铁磁性材料来说，磁热效应在它的居里温度(磁有序-无序转变的温度)附近最为显著，当作用有外磁场时，该材料的磁熵值降低并放出热量;反之，当去除外磁场时，材料的磁熵值升高并吸收热量，这和气体的压缩-膨胀过程中所引起的放热-吸热的现象相似。

其原理图如图1-1所示磁热效应热力学基础[2]顺磁体的物质，磁化强度M是(H/T)的函数，当H/T≤6×105A/(m.K)时，其关系式为：(1) 式中，Cc称为居里常数，(m3.k/mol) (2) 有(1-1)得(3)这是顺磁态物质的物态方程式，与理想气体状态方程式相似，由热力学定律，对于单位体积磁介质H (4)比较纯物质的热力学基本方程(5)可以看出，对于磁介质 H相当于纯物质的P，µ0M相当于纯物质的V。

资讯Information 中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室一直致力于通过微观组织调控和先进制备加工技术优化，以获得支撑磁性和非磁性能的平衡要素点。

宁波材料所稀土磁性功能材料实验室实现了高性能镧铁硅磁热材料的公斤化制备，批量生产的速凝片经过1天时间的退火，可基本获得纯相。

速凝片破碎后通过聚合物粘接或金属热压成型，批量获得可用于制冷样机的块材或片材，对材料的规模化应用具有重大意义。

在样机系统中，为实现低磁场驱动高磁热效应，需要设计低硅含量的材料成分。

但低硅含量的单相成分在相图中区域极窄，很难合成。

并且，较低硅含量的化合物需要更长的退火时间形成镧铁硅1:13相。

团队通过相图精确定位，找到一种富稀土镧的非化学计量比成分范围。

发现在该类成分内仅需要数小时即可快速形成镧铁硅主相，这将有利于缩短制备周期，节约批量化生产的成本。

随后，研究人员利用扩散偶方法，对这种富稀土合金的相形成机理、相形貌和位相关系进行了系统研究，发现了一种二元La5Si3过渡相使得主相生长为层片状结构，减小了扩散距离，从而缩短退火时间。

另外，主相的低硅含量也使得材料磁热性能有所提高，加速了其在制冷器件上应用的工业化进程。

在样机中，磁热材料的磁热效应伴随着周期性磁场驱动的磁结构相变产生。

镧铁硅作为金属间化合物，其本征脆性难以克服，相变时体积的不断收缩膨胀也是对材料力学性能和服役周期的重大考验。

团队在铸态合金中引入内生的第二相α-Fe，制备了α-Fe/La-Fe-Si双相磁热材料，可以加工成比表面积大的片材，在后续的吸氢处理中仍能保持初始形状。

所获得的双相氢化合物相比于单相合金，室温导热系数升至三倍，并保持良好的磁热性能（1.9T下绝热温变5.5K）。

更为重要的是，该种双相合金的三点弯曲强度为60MPa，是聚合物粘接体的两倍，在经历10万次磁场循环后仍能保持初始形状。

该结果初步达到了高磁热、高导热和高强度的磁工质要求。