Современные магнитокалорические материалы: существующие проблемы и перспективы исследований

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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.

Об авторах

В. В. Соколовский

Челябинский государственный университет

Email: march@imp.uran.ru
Россия, 454001, Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129

М. А. Загребин

Челябинский государственный университет

Email: march@imp.uran.ru
Россия, 454001, Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129

В. Д. Бучельников

Челябинский государственный университет

Email: march@imp.uran.ru
Россия, 454001, Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129

В. В. Марченков

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: march@imp.uran.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18; Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Мира 19

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 файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (266KB)
Метаданные


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».