稀土基非晶合金的低温磁性蓄冷性能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51301188
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0106.金属低维与亚稳材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The development of efficient low-temperature magnetic regenerator materials is the key to improve the cooling efficiency and performance of small cryocoolers. However, the conventional crystalline magnetic regenerator materials have some inherent drawbacks that limit their application, such as the narrow specific heat peaks, the poor processibility and the high temperature of the specific heat peak. To address these problems, we propose to study potential application of the metallic glasses with wide magnetic transition temperature region, good processing performance and low magnetic transition temperature. The key performance parameters and feasibility of the metallic glasses using as low-temperature magnetic regenerator materials will be investigated. In this project, to explore new rare earth based metallic glasses with excellent low-temperature magnetic regenerator performance, we would change the composition of the existing crystalline alloys by adding some new elements that can improve the glass forming ability. The well-known criteria for glass-forming ability can help in designing the alloy compositions. The water-cooled copper mold casting method will be applied in the fabricating the alloys. The composition, microstructure, magnetic property and the low temperature specific heat of the alloys will be investigated, by which we want to reveal how the component factors, structural factors and magnetic factors affect the low-temperature magnetic regenerator performance of the metallic glasses. The correlations between these properties can further promote optimizing the performance of the low-temperature magnetic regenerator alloys by composition adjustment, heat treatment, and other means. This can provide the preliminary experimental data and the theoretical basis for the further practical application of metallic glasses as low-temperature magnetic regenerator materials.
开发高效的低温磁性蓄冷材料是提高小型低温制冷机制冷效率的关键。而传统晶态磁性蓄冷材料存在比热峰较窄、比热峰温度高、不易于加工成形等问题。针对这些问题,本项目拟将磁转变温区宽、磁转变温度低、加工性能好的非晶合金引入到磁性蓄冷材料领域,考察其作为低温磁性蓄冷材料应用的关键性能参数和可行性。拟在现有晶态低温磁性蓄冷材料的成分基础上,以非晶形成理论为指导,通过添加利于非晶形成的元素,采用水冷铜模铸造法开发新型具有优异低温磁蓄冷性能的稀土基非晶合金。通过考察合金的合金成分、微观结构、磁性能和低温比热,揭示出影响非晶合金低温磁性蓄冷性能的成分因素、结构因素和磁性因素,并建立相互之间的关联性。利用此关联性,通过成分调整、热处理等手段进一步优化合金的低温磁性蓄冷性能。为稀土基非晶合金作为低温磁性蓄冷材料的实际应用,提供初步的实验数据和理论指导。

结项摘要

非晶合金由于具有独特的结构和优异的性能,成为非常具有理论研究和应用价值的功能材料,受到广泛关注。本项目主要研究了稀土基非晶合金的低温蓄冷性能,考察了Cu元素对其蓄冷性能的影响,再者利用熔体抽拉法制备了新型稀土基蓄冷丝材,最后研究了高熵非晶合金的磁热性能。主要结论如下:.蓄冷材料是决定低温制冷机的效率关键因素之一。在前期开发的Tm基非晶合金的基础上,研究了添加Cu元素对Tm基非晶合金的非晶形成能力、磁性能和蓄冷性能的影响。发现,无论用Cu取代Al还是Co,都会降低Tm基非晶合金的非晶形成能力,而对其低温蓄冷性能并没有明显的改善作用。相比于晶态的低温磁性蓄冷材料,非晶合金磁性蓄冷材料的比热峰更宽,能在较宽的温度区间内产生大的低温体积比热。考虑到非晶合金制备方法简便,热稳定性好,抗氧化能力强,因此作为低温磁性蓄冷材料较晶态材料具有更强的稳定性。.如何制备适用于高频脉冲管制冷机的丝网填料是制约其发展的关键难题。我们首次采用熔体抽拉法成功制备了50μm左右表面平整且连续的Er3Ni、(Er3Ni)80Al17Gd3和ErPr等多种合金的蓄冷丝材。Er3Ni蓄冷丝材,既保留了Er3Ni材料的大的低温比热,克服了不锈钢丝网低温比热较低的弱点;又保持了丝状的最优使用外形,减小了流动阻力和轴向导热损失。因此,其蓄冷性能明显优于Er3Ni球和不锈钢丝网。该方法突破了现有稀土基蓄冷材料通过现有拉拔等手段不易加工成丝的技术瓶颈,拥有广阔的应用前景和实用价值。.制备了一系列高熵非晶合金,发现该系列高熵非晶合金都表现出典型的自旋玻璃磁转变特征。该系列高熵高熵非晶合金具有较大的磁熵变、半峰宽和磁制冷能力,HoErTmCoAl高熵非晶合金的磁熵变为14.99 Jkg-1K-1,GdTbDyFeAl高熵非晶合金的半峰宽可以达到116 K,RC为691 Jkg-1,这主要归因于高熵非晶合金的自旋玻璃磁转变行为和复杂的成分结构。该高熵非晶合金不仅具有优异的磁制冷性能,而且通过改变高熵非晶合金的元素种类,可以实现非晶形成能力、磁转变温度、磁熵变和磁制冷能力的大范围调控,是一种具有应用潜力的磁制冷材料。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Direct production of hard magnetic ribbons with enhanced magnetic properties by controlling cooling rate of melt
通过控制熔体冷却速率直接生产增强磁性能的硬磁薄带
  • DOI:
    10.1063/1.4915280
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    A. Inoue;X.M. Wang;F.S. Li;J.T. Huo
  • 通讯作者:
    J.T. Huo
High-entropy bulk metallic glasses as promising magnetic refrigerants
高熵块状金属玻璃作为有前景的磁性制冷剂
  • DOI:
    10.1063/1.4908286
  • 发表时间:
    2015-02-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Huo, Juntao;Huo, Lishan;Li, Run-Wei
  • 通讯作者:
    Li, Run-Wei
The magnetocaloric effect of Gd-Tb-Dy-Al-M (M = Fe, Co and Ni) high-entropy bulk metallic glasses
Gd-Tb-Dy-Al-M(M=Fe、Co、Ni)高熵块体金属玻璃的磁热效应
  • DOI:
    10.1016/j.intermet.2014.11.004
  • 发表时间:
    2015-03-01
  • 期刊:
    INTERMETALLICS
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Huo, Juntao;Huo, Lishan;Li, Run-Wei
  • 通讯作者:
    Li, Run-Wei
Mechanical properties and structural features of novel Fe-based bulk metallic glasses with unprecedented plasticity.
具有前所未有的塑性的新型铁基大块金属玻璃的机械性能和结构特征
  • DOI:
    10.1038/srep06233
  • 发表时间:
    2014-08-29
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yang W;Liu H;Zhao Y;Inoue A;Jiang K;Huo J;Ling H;Li Q;Shen B
  • 通讯作者:
    Shen B
Magnetocaloric effect in heavy rare-earth elements doped Fe-based bulk metallic glasses with tunable Curie temperature
居里温度可调的重稀土元素掺杂铁基块体金属玻璃的磁热效应
  • DOI:
    10.1063/1.4892431
  • 发表时间:
    2014-08
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    J. Du;Q.K. Man;X.M. Wang;R.W. Li
  • 通讯作者:
    R.W. Li

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近室温磁相变钆基非晶合金的开发及其磁热效应研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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