Российские и зарубежные материаловеды создали сплав никеля, марганца, олова и меди, который активно поглощает тепло при воздействии магнитных полей и охлаждает окружающее пространство при температурах, близких к нулю градусов Цельсия. Его использование позволит повысить КПД и скорость работы фреоновых холодильных установок. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Слева направо руководитель проекта А. Г. Гамзатов и исполнители А. М. Алиев и А. Б. Батдалов. Источник: Адлер Гамзатов
Диаграмма, демонстрирующая гибридный цикл магнитного охлаждения сплава. Источник: Адлер Гамзатов.
Исполнители проекта: кандидат физико-математических наук. Ю. С. Кошкидько и кандидат физико-математических наук. А. П. Каманцев. Источник: Адлер Гамзатов
«Предложенный метод позволяет охлаждать объекты на 13 градусов Цельсия всего за 0,1 секунды. Для сравнения, охлаждение холодильника на базе газовых хладагентов на 1,8 градуса Цельсия в среднем требует минуты. Полученные данные будут полезны при разработке гибридных систем охлаждения», - заявил ведущий научный сотрудник Института физики Дагестанского федерального исследовательского центра РАН (Махачкала) Адлер Гамзатов.
Ученые совершили это открытие при изучении свойств созданного ими материала, состоящего из никеля и марганца с небольшими добавлениями олова и меди. Он относится к числу так называемых сплавов Гейслера, сложно устроенных соединений из атомов нескольких типов металлов, структура связей между которыми может сильным образом меняться при воздействии магнитных полей.
Это позволяет использовать их для создания металлических конструкций с «эффектом памяти», меняющих свою форму при воздействии магнитных полей, а также для других целей. В частности, некоторые типы сплавов Гейслера обладают способностью поглощать тепло из окружающей среды при периодическом намагничивании и размагничивании. Чаще всего этот эффект работает при очень низких температурах окружающей среды, что не позволяет использовать эти материалы для создания бытовых холодильников.
Как отмечают материаловеды, этого недостатка лишен созданный ими сплав, активно взаимодействующий с магнитными полями в промежутке между минус 20 градусами Цельсия и плюс 10 градусами Цельсия. При оптимальных условиях работы его взаимодействие с магнитным полем позволяет снизить температуру окружающей среды на 11-13 градусов Цельсия за очень короткое время, порядка десятой доли секунды.
По словам ученых, это позволяет использовать сплав для повышения эффективности работы бытовых холодильников, а также скорости работы прочих охлаждающих систем, использующих традиционные газовые хладагенты в процессе своей работы. Это позволит снизить затраты энергии и сделать охлаждающие установки более удобными в эксплуатации.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ