Создана экспериментальная магнитная система охлаждения, эффективность которой обеспечивают сплавы с памятью формы

Система охлаждения

Современные холодильники достаточно сильно отличаются от своих предшественников своей формой, наличием сенсорных экранов и более богатым набором функций. Но внутри самых современных холодильников находятся все те же самые теплообменники, трубопроводы, хладагенты и компрессоры, работа которых обеспечивает достаточно чувствительную долю в общих счетах за использованную электроэнергию. Одним из перспективных направлений дальнейшего развития холодильных технологий считаются технологии магнитного охлаждения и недавно группа европейских исследователей, создав экспериментальную магнитную систему, показала, что решением большей части известных проблем могут стать специальные сплавы, обладающие так называемой памятью формы.

Магнитные системы охлаждения работают за счет магнитокалорического эффекта (magnetocaloric effect), заключающегося в том, что некоторые материалы изменяют свою температуру под воздействием прикладываемого к ним магнитного поля. Данная технология, хоть и считается весьма перспективным направлением, еще далека от практического использования за счет сложности ее реализации. Для магнитных систем охлаждения часто требуются магниты со сверхпроводящими обмотками, которые сами требуют дорогостоящего сверхнизкотемпературного охлаждения.

Для решения вышеупомянутых проблем исследователи из Технического университета Дармштадта и исследовательского института Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Германия, использовали уникальную комбинацию магнитов и специальных сплавов. Использованные магниты были изготовлены из сплава железа, бора и неодимия, а сплавы с памятью формы состояли из никеля, марганца и индия.

Цикл работы магнитной системы

Получившиеся магниты являются самыми сильными на свете постоянными магнитами, способными вырабатывать магнитное поле, в 40 тысяч раз превышающее по силе магнитное поле Земли. А особый вышеупомянутый сплав, тем временем, обеспечивает максимальное понижение температуры под воздействием магнитного поля. Помимо этого, сплав может вернуться к своей изначальной форме после его деформации.

Цикл работы магнитной системы охлаждения достаточно сложен и состоит из шести шагов. На первом шаге, который длится всего одну миллисекунду, сплав попадает под воздействие магнитного поля и охлаждается. Затем воздействие магнитного поля снимается и сплав отдает свой холод через теплоотвод. Сплав нагревается, но остается, при этом, в намагниченном состоянии. После этого сплав сжимается специальным роликом, что нагревает его еще сильней, заставляет измениться внутреннюю структуру материала, который теряет остаточную намагниченность. После этого сплав восстанавливает свою изначальную форму и становится готовым к повторению цикла.

Опытный образец новой магнитной системы охлаждения является лишь демонстрацией того, как использование сплавов с памятью формы позволяет уменьшить количество требующихся постоянных магнитов, которые являются самой дорого частью технологии. Но немецкие ученые к 2022 году уже планируют построить более масштабную магнитную холодильную установку нового типа, что позволит им измерить параметры ее работы, в том числе и глубину охлаждения, плюс оценить энергетические и экономические параметры ее эксплуатации.

Share Button

Материалы по теме:

Ученые воспроизвели звук с максимально возможным уровнем громкости
Группа исследователей из Лаборатории линейных ускорителей SLAC Стэнфордского университета создала то, что можно считать звуком с максимально возможным уровнем громкости. Для этого был использован ...
Ученые повторили один из фундаментальных физических экспериментов, используя антиматерию вместо обычной материи
Ученые-физики из Италии и Швейцарии обновили один из самых важных экспериментов за всю историю физики, но на этот раз, вместо обычной материи в этом ...
Датчик, предназначенный для поисков темной материи, зарегистрировал одно из самых редких явлений на свете
Представьте себе, что нужно сделать для того, чтобы можно было наблюдать за явлением, которое длится в триллион раз дольше, чем нынешний возраст Вселенной? Однако, ...
Ученые обнаружили условия, в которых вода не замерзает даже при экстремально низких температурах
Группа ученых из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) и университета Цюриха нашла новый способ препятствования тому, чтобы вода начала ...
Материя, находящаяся в неизвестном ранее состоянии, может быть твердой и жидкой одновременно
В окружающем нас мире материя может находиться в самых различных состояниях. Большинству из людей известны лишь три основных состояния материи - твердое тело, жидкость ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика