メタ磁性転移を利用した巨大磁気冷凍効果作動物質の開発

利用变磁转变开发巨磁制冷效应驱动材料

• 批准号: 14702050
• 负责人: 藤田 麻哉
• 金额: $ 19.39万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14702050/
• 关键词: 遍歴電子メタ磁性転移; 磁気熱量効果; 磁気冷凍; 室温磁気冷凍

本年度は、メタ磁性転移が明瞭に現われるLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物(x=0.88〜0.90)を対象とし、これまでの成果を考慮して以下の点について実験考察を行った。1.冷凍機搭載を考慮した試料作製歩留まりの向上昨年度までに、本化合物の磁気熱量効果の評価と動作温度範囲の室温近傍への制御方法検討を数十g程度の試料を用い行ってきたが、実際の冷凍機搭載には、モジュール試験の段階から、数百g〜1kg程度の試料が必要である。そこで、実用的供給を念頭におき、1kg程度の母合金から高歩留まりで目的試料を作成する手法を検討した。高周波炉により作製した溶湯を高熱容量かつ高熱伝導(放熱)を考慮して設計した銅鋳型に鋳込む事で組織制御を行い、500〜800g程度の高品位試料が1バッチで作製できることを明らかにした。2.磁気冷凍動作温度の低温側への拡張本化合物のキュリー温度を低下制御できれば低温域での高効率磁気冷凍が実現でき、気体冷凍の効率が激減する0℃〜-100℃程度で動作する諸々の新規デバイスのための冷凍に応用できる。バンド構造の特徴からはFeを電子数の少ない元素で置換すること、磁気体積効果からは、Laを原子半径がより小さい元素で置換すること、によりT_C低下が予想されたが、実際に各種元素置換により、T_Cの低下制御と、低温域での巨大磁気熱量効果の発現を確認できた。以上および前年度までの結果から、本化合物は高効率な磁気冷凍を100K〜330K程度の温度範囲で永久磁石で発生可能な程度の磁場により実現できる、安価で人畜無害な新材料として非常に有望であると結論できる。

This year, the magnetic shift of La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>compounds (x=0.88 ~ 0.90) has been investigated. 1. In consideration of refrigerator loading, sample preparation, evaluation of magnetic and thermal properties of the compound, preparation method of the compound near room temperature, application of a sample in the order of tens of g, practical refrigerator loading, and stage of the test, a sample in the order of hundreds of g to 1kg is necessary. The method of preparing the target sample is discussed. The high frequency furnace is designed with high thermal conductivity, high thermal capacity and high thermal conductivity in mind, and the high grade sample of 500 ~ 800g is designed with high thermal conductivity. 2. Magnetic refrigeration operating temperature of the low temperature side of the expansion of the compound to reduce the temperature control, low temperature range of high efficiency magnetic refrigeration to achieve, gas refrigeration efficiency to reduce the temperature range from 0℃ to-100℃, the operation of various new regulations for the use of refrigeration. The structural characteristics of Fe, Fe, La, La, The results of the previous year show that the compound has high efficiency, magnetic field freezing, temperature range of 100K ~ 330K, permanent magnet, magnetic field generation possibility, and safety.

项目成果

Isotropic Giant Linear Magnetostriction and Large Magnetocaloric Effects in La(Fe_xSi_<1_x>)_<13> Itinerant-Electron Metamagnetic Compounds and Their Hydrides

La(Fe_xSi_<1_x>)_<13>巡回电子变磁化合物及其氢化物的各向同性巨线性磁致伸缩和大磁热效应

• 发表时间: 2004
• 期刊: Metals Materials and Processes 15
• 作者: 藤田麻哉 他;藤田麻哉 他;藤田麻哉 他;藤田麻哉 他
• 通讯作者: 藤田麻哉 他

藤枝俊: "Direct Measurement of Magnetocaloric Effects in Itinerant-Electron Metamagnetic La(Fe_xSi_<1-x>)_<13> Compounds and Their Hydrides"J.Magn.Magn.Mater.. (印刷中). (2004)

Shun Fujieda：“流动电子变磁性 La(Fe_xSi_<1-x>)_<13> 化合物及其氢化物中磁热效应的直接测量”J.Magn.Magn.Mater..（出版中）。

藤田麻哉: "Influence of Spin Fluctuations on Thermodynamics of Itinerant-electron Metamagnetic Transition in La(Fe_<0.88>Si_<0.12>)_<13> Compound"J.Magn.Magn.Mater. (印刷中). (2004)

Maya Fujita：“自旋涨落对 La(Fe_<0.88>Si_<0.12>)_<13> 化合物中流动电子变磁跃迁热力学的影响”J.Magn.Magn.Mater（出版中）。

Enhancement of isothermal entropy change due to spin fluctuations in itinerant-electron metamagnetic La (Fe_<0.88>Si_<0.12>)_<13> compound

流动电子变磁La(Fe_<0.88>Si_<0.12>)_<13>化合物中自旋涨落导致等温熵变增强

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Alloy. Compd. 408-412
• 作者: Xiuli;Ma;et. al;藤田麻哉;藤枝俊;藤田麻哉;藤枝 俊;藤枝 俊;A. Fujita;S. Fujieda;A. Fujita;S. Fujieda;藤枝 俊;藤枝 俊;藤枝 俊;藤田麻哉;藤田麻哉;藤田麻哉
• 通讯作者: 藤田麻哉

Enhancement of Magnetocaloric Effects in La(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13> and its Hydride by Partial Substitution of Ce for La

Ce部分取代La增强La(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>及其氢化物磁热效应

• 发表时间: 2004
• 期刊: Mater.Trans. 45
• 作者: 藤田麻哉 他;藤田麻哉 他;藤田麻哉 他;藤田麻哉 他;藤枝 俊 他
• 通讯作者: 藤枝 俊 他