遍歴電子メタ磁性鉄系化合物の新規高性能機能性材料への応用と基礎物性に関する研究

巡回电子变磁铁基化合物在新型高性能功能材料中的应用及基本物理性能研究

• 批准号: 03J07062
• 负责人: 藤枝 俊
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07062/
• 关键词: 遍歴電子メタ磁性転移; キュリー温度; 磁気冷凍; 磁気熱量効果; 磁気エントロピー変化; 磁気体積効果; 断熱温度変化; 熱伝導率; 熱拡散率; 水素吸収

本研究ではLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物の水素吸収によるキュリー温度の制御を利用した新規高性能機能性材料の開発を行なうと共に、基礎研究の立場から水素吸収によるメタ磁性転移の変化と磁気体積効果の関係を議論し、材料開発の原理的解明を行なうことを目的としている。Fe濃度の増加に伴いLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物のキュリー温度は低下し、磁気熱量効果は向上する。しかし、LaとFeは非固溶なので、x>0.90の組成範囲において本化合物を作製することは困難である。そこで本年度はLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物およびその水素吸収化合物のメタ磁性転移に伴った巨大磁気熱量効果の向上と動作温度範囲の低下制御に関する研究を行った。その結果、La(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>化合物のLaをCeで部分置換することで磁気体積効果により、キュリー温度は低下し、磁気熱量効果が向上することが明らかとなった。La(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>化合物のLaは20%程度までCe部分置換でき、La_<0.8>Ce_<0.2>(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>化合物はキュリー温度173K直上で-34J/kg Kの磁気エントロピー変化を示す。つまり、Ce置換によりキュリー温度は11K程度低下し、磁気エントロピー変化は20%程度増加する。さらに注目すべきことは、La_<0.8>Ce_<0.2>(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>化合物の磁気熱量効果は水素吸収後においても保持されることである。このことは、水素吸収La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>H_y化合物の磁気熱効果もCe部分置換で向上することを意味している。従って、La_<1-z>Ce_z(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物およびその水素吸収化合物は170Kから室温の温度範囲において磁気冷凍作業物質として有望である。

This study <1-x>aims at exploring the relationship between water absorption, magnetic shift and magnetic volume effect, and explaining the principle of <13>material development. With the increase of Fe concentration, the temperature of La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>compounds decreases, and the magnetic heat effect increases. La and Fe are not in solid solution, x&gt;0.90, and the preparation of this compound is difficult. This year, the research on magnetic migration of La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>compounds and water absorption compounds accompanied by large magnetic heat effect and low operating temperature range has been carried out. As a result, La(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>compounds are partially replaced by La (Ce)_(Ce)_(Ce). La(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>compounds were partially replaced by Ce at 20% La, La_<0.8>Ce_<0.2>(Fe_ Si_ )_compounds were partially replaced <0.90>by <0.10>Ce <13>at 173K and La_ Ce_ (Fe_ Si_ )_compounds were partially replaced by Ce at 34 J/kg K. The temperature of Ce substitution decreased by 11K, and the temperature of magnetism increased by 20%. The magnetic heat of La_<0.8>Ce_<0.2>(Fe_<0.90>Si_<0.10>)_<13>compounds is maintained after absorption of water. Magnetic heating of La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>H_y compounds by absorption of water elements and Ce partial substitution means that La(Fe_xSi_ )_ H_y compounds are absorbed by water elements. La_<1-z>Ce_z(Fe_xSi_<1-x>)_<13>compounds are expected to absorb water in the temperature range from room temperature to 170K.

项目成果

Enhancements of magnetocaloric effects in La(Fe_xSi_<1-x>)_<13> and their hydrides by substitution of Ce for La

Ce替代La增强La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>及其氢化物的磁热效应

• 发表时间: 2004
• 期刊: Mater.Trans. 45
• 作者: S.Fujieda;A.Fujita;K.Fukamichi
• 通讯作者: K.Fukamichi

Control of magnetocaloric effects by hydrogen absorption into La(Fe_xSi_<1-x>)_<13> magnetic refrigerants

La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>磁性制冷剂吸氢控制磁热效应

• 发表时间: 2004
• 期刊: Advanced Materials for Energy Conversion II
• 作者: K.Fukamichi;A.Fujita;S.Fujieda
• 通讯作者: S.Fujieda

A.Fujita: "Thermodynamics of itinerant-electron metamagnetic transition La(Fe_<0.88>Si<0.12>)_<13> compound."J.Magn.Magn.Mater.. (印刷中). (2004)

A.Fujita：“巡回电子变磁转变 La(Fe_<0.88>Si<0.12>)_<13> 化合物的热力学”。J.Magn.Magn.Mater..（出版中）。