Магниты сделают холодильники более экологичным и безопасными
Российские ученые исследовали свойства соединения марганца и мышьяка, которое демонстрирует рекордный магнитокалорический эффект при комнатных температурах. В будущем это позволит создать экологичные магнитные холодильники.
Магнитное поле вызывает не только притягивание металлических предметов, но и их нагревание. Такое явление в физике называется магнитокалорическим эффектом. В эксперименте ученых из России, Украины, Польши и Индии образец соединения марганца и мышьяка нагрелся на 15 градусов, а максимальное количество теплоты, выделяемое при этом, составило 9,5 джоулей на один грамм вещества. Для этого исследователи использовали сильное магнитное поле — примерно в 200 раз сильнее, чем у сувенирных магнитов на холодильниках.
По словам сотрудника лаборатории новых магнитных материалов Балтийского федерального университета Александра Каманцева, изменение температуры и количество теплоты, полученные на образце, рекордно высоки для магнитного поля такой мощности (100 килоэрстедов). Это делает соединение марганец-мышьяк одним из самых ярких кандидатов на роль рабочего тела в технологии твердотельного магнитного охлаждения при комнатной температуре.
Полученные результаты приближают ученых к пониманию природы фазовых переходов в твердых телах, а также позволяют оценить перспективы создания эффективных магнитных холодильников на основе твердотельных материалов.
Результатом таких исследований должно стать создание эффективного магнитного холодильника. Существующие прототипы магнитных холодильников маломощные и низкоэффективные — эксперименты с соединением марганца и мышьяка могут это исправить.
Обычный холодильники работают на вредном для экологии газе — фреоне. «Наша конечная цель — заменить фреон на безопасный твердотельный материал, обладающий магнитокалорическим эффектом, — объясняет Александр Каманцев. — Если в обычном холодильнике на фреоне мы используем цикл сжатия и расширения газа, то в магнитном холодильнике — цикл намагничивание и размагничивания магнитокалорического материала. Это будет экологичнее, безопаснее и даже эффективнее, КПД будет выше».