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:

Новый электрооптический лазер вырабатывает импульсы, в 100 раз более быстрые, чем вырабатывают другие высокоскоростные системы
Ученые-физики из американского Национального института стандартов и технологий (NIST), используя достаточно обычную и традиционную электронику, создали лазер, способный вырабатывать импульсы света, в сто раз ...
Нобелевская премия 2018 года в области физики присуждена за создание «инструментов, сделанных из света»
Нобелевская премия 2018 года в области физики была присуждена Артуру Ашкину (Arthur Ashkin), Жерару Муру (Gerard Mourou) и Донне Стрикленд (Donna Strickland) за их ...
Ученые CERN объявили об обнаружении двух новых частиц и о возможном обнаружении третьей
Ученые Европейской организации ядерных исследований CERN, работающие на Большом Адронном Коллайдере в рамках эксперимента LHCb, объявили об обнаружении ими двух новых элементарных частиц, которые ...
Новый электронный микроскоп обеспечивает представление квантового мира с самой высокой на сегодняшний день детализацией
Просвечивающие электронные микроскопы уже давно используются учеными для исследований структур вирусов, изучения частей живых клеток, таких, как рибосомы и митохондрии, и многого другого. При ...
Интенсивный лазерный свет позволил ученым создать «оптическую ракету»
В своих последних экспериментах ученые из университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska-Lincoln) при помощи импульсов интенсивного лазерного света создали сгустки электронной плазмы, которые после этого ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика