Non-equilibrium kinetics of phase transition under adiabatic processes in Fe-based magnetocaloric compounds

铁基磁热化合物绝热过程下相变的非平衡动力学

• 批准号: 21H01609
• 负责人: 藤田 麻哉
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01609/
• 关键词: 磁気熱量効果; 磁気冷凍; 相転移動力学; 遍歴電子メタ磁性転移; 断熱温度変化; 核生成・成長

巨大磁気熱量効果を示すFe系遍歴電子メタ磁性材料において、磁気熱量効果の指標の一つとされる「断熱温度変化」に注目し、i) 物理的な素過程としての断熱変化が、遍歴電子メタ磁性転移としてどのようなプロセスで達成されるか、また、ii)応用上、磁気冷凍サイクルを形成する上で必要となる断熱過程が、他のサイクル過程にどのように連結するか、という、基礎と応用の両面から、断熱温度変化過程を追求することが本研究の主眼である。初年度は、まず、従来の観測では専ら温度変化だけが取り沙汰されてきた磁場中断熱過程において、どのような磁気状態を経るのか把握するために、断熱磁場印加/除去過程において温度変化と同時に磁化率測定を実施した。これにより断熱過程の始/終状態をアサインしたところ、等磁場温度変化下での平衡状態とは異なる変化パスを経ることがわかった。また、一旦、平衡過程により到達した磁気状態に断熱過程を加えると、元の状態に可逆的にもどることなく、断熱過程でのみ到達できる状態に落ち込むことがわかった。今後は、断熱温度過程の始状態と終状態で磁気相が異なる場合に、平衡過程であれば核生成・成長により達成する２相共存プロセスをどのように経ていくのか追求していく。本年度はこの点について、理論的な考察を加えるため、磁化曲線へのフィッティングから、自由エネルギー F のランダウ展開係数を決定し、断熱温度変化過程での自由エネルギー曲線の変化をフォローした。この方式では、現時点では、２相共存を無視しているため、実験との対応が必ずしも正確ではないが、断熱温度変化過程では印加磁場を減少させているにもかかわらず強磁性が強まるという特殊な状況が、F-温度-磁場曲面でどのようにトレースされることになるか俯瞰的に全容を把握することができた。次年度以降ではこれらの結果を磁気ドメイン観察など（本年度は観察法を確立）につなげていく。

The effect of large magnetic energy on Fe system electron and magnetic materials is discussed in this paper. i) Physical element process and thermal decomposition of Fe system electron and magnetic materials are discussed in detail. ii) Physical application of Fe system electron and magnetic materials is discussed in detail. The main purpose of this study is to explore the relationship between the heat transfer process and the basic heat transfer process. In the beginning of the year, temperature changes and magnetic susceptibility measurements were carried out during the induction/removal process of the magnetic field. The initial/final state of the thermal process is different from the equilibrium state under the constant magnetic field temperature. In the case of equilibrium, the magnetic state is reached, the thermal process is reversed, and the thermal process is reached. In the future, the initial state and the final state of the thermal process are different from each other, and the equilibrium process is achieved by the two-phase blue shift. This year, we will increase the theoretical investigation, determine the magnetization curve, determine the expansion coefficient of the free generation curve, and change the free generation curve in the process of thermal transition. This way, the current point, the 2-phase blue shift, the correct temperature change process, the magnetic field reduction, the special condition, the F-temperature-magnetic field surface, the full content of the overlooking, the control of the temperature change process. In the following year, the results of the survey will be recorded (this year, the survey method will be established).

项目成果

Comparison of magnetocaloric properties and hydrogen stability in La1-zRz(Fe,Si,Mn)13H (R = Ce and Pr) compounds

La1-zRz(Fe,Si,Mn)13H (R = Ce 和 Pr) 化合物的磁热性质和氢稳定性比较

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Miyakawa;H. Takata;Tai Zizhou;R. Kato;and T. Kawae;藤田麻哉
• 通讯作者: 藤田麻哉

Toward the construction of a true picture for magnetic-state change via an adiabatic route in La(Fe,Si)13 - based magnetocaloric compounds

通过 La(Fe,Si)13 基磁热化合物中的绝热途径构建磁态变化的真实图像

• 发表时间: 2021
• 作者: Tadashi Furuhara;Yongjie Zhang;Mitsutaka Sato;Goro Miyamoto;Masanori Enoki;Hiroshi Ohtani;Tokuteru Uesugi;Hiroshi Numakura;藤田麻哉
• 通讯作者: 藤田麻哉