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 начали использовать вращающиеся нейтронные звезды для проверки и калибровки атомных часов
Об атомных часах, обеспечивающих высокоточный отсчет времени, мы неоднократно рассказывали на страницах нашего сайта. И, безусловно, многие из наших читателей не раз задавались вопросом, ...
Ученые нашли вид сильных взаимодействий, при помощи которых свет и звук сплелись в своеобразном «танце»
Группа исследователей из Национальной физической лаборатории, Оксфордского университета и Имперского колледжа в Лондоне обнаружили новый вид сильных взаимодействий и экспериментально продемонстрировали, что эти взаимодействия ...
Ученым впервые удалось измерить значение вращающего момента Казимира
Исследователям из университета Мэриленда впервые в истории науки удалось измерить значение физического эффекта, существование которого было предсказано 40 лет назад и который носит название ...
Ученые получили капельки кваркового «супа», исконной материи, существовавшей в первые моменты возникновения Вселенной
Согласно некоторым современным теориям материя, которая заполняла собой Вселенную в первые моменты времени после Большого Взрыва, находилась в крайне экзотическом состоянии так называемого кваркового ...
Физики установили новый рекорд в области высокотемпературной сверхпроводимости
Группа ученых-физиков из Германии установила новый рекорд в области высокотемпературной сверхпроводимости. Согласно опубликованному ими отчету, созданный ими материал начинает проводить электрический ток без сопротивления ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика