基于形状记忆合金的磁冷却系统。免费技术图书馆新闻

基于形状记忆合金的磁冷却系统

07.10.2018

现代冰箱在形状、触摸屏的存在和更丰富的功能上都与其前辈有很大不同。但在最现代的冰箱内部，所有的热交换器、管道、制冷剂和压缩机都是相同的，它们的运行在总用电账单中提供了相当敏感的份额。磁冷却技术被认为是制冷技术进一步发展的有希望的方向之一，最近一组欧洲研究人员创建了一个实验性磁系统，表明具有所谓形状记忆的特殊合金可以成为大多数制冷剂的解决方案。的已知问题。

磁冷却系统由于磁热效应而工作，这意味着某些材料在施加磁场时会改变它们的温度。这项技术虽然被认为是一个非常有前途的方向，但由于其实现的复杂性，离实际应用还很远。磁冷却系统通常需要带有超导绕组的磁体，它们本身需要昂贵的超低温冷却。

为了解决上述问题，达姆施塔特工业大学和德国亥姆霍兹中心德累斯顿罗森多夫 (HZDR) 的研究人员使用了磁铁和特殊合金的独特组合。使用的磁铁由铁、硼和钕的合金制成，而形状记忆合金则由镍、锰和铟组成。

由此产生的磁体是世界上最强的永磁体，能够产生比地球磁场强 40 倍的磁场。同时，上述特殊合金在磁场的影响下提供了最大的温降。此外，合金变形后还能恢复原状。

磁冷却系统的运行周期相当复杂，由六个步骤组成。在仅持续一毫秒的第一步中，合金被暴露在磁场中并冷却下来。然后磁场的影响被消除，合金通过散热器散发出冷气。合金加热，但同时保持磁化状态。之后，合金被一个特殊的辊子压缩，进一步加热，导致材料内部结构发生变化，从而失去剩余磁化强度。之后，合金恢复其原始形状并准备好重复循环。

新磁冷却系统的原型只是展示了如何使用形状记忆合金来减少所需的永磁体数量，这是该技术中最昂贵的部分。但到 2022 年，德国科学家已经计划建造一个更大规模的新型磁制冷机组，这将使他们能够测量其运行参数，包括冷却深度，并评估其能源和经济参数。手术。

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来自法国国家科学研究中心、奥尔良大学以及法国和英国其他科学中心的研究人员使用特殊设备收集了风带到比利牛斯山脉气象站的所有东西；从 2017 年 2018 月到 365 年 XNUMX 月，每个月都会采集样本。平均而言，每平方米每天有 XNUMX 个塑料微粒沉降——与在巴黎可以收集的数量大致相同。但颗粒的大小和组成与城市中的颗粒不同。

先前的研究表明，在城市空气中，塑料以长度超过 100 微米的微小 PET 或聚丙烯线的形式出现——它们很可能来自服装和其他纺织产品。那些在比利牛斯山脉中捕获的颗粒长度小于 25 微米，是聚苯乙烯或聚乙烯的碎片——也就是说，它们显然是从某种包装材料上脱落下来的。

虽然无法确定塑料的具体来源，但观测期间吹到这里的风向和强度的数据得出结论，这些颗粒至少飞了 95 公里到达气象站。然而，离车站这么远的地方并没有特别人口稠密的地区，因此塑料显然已经走了很长一段路。

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