毕业设计(论文)：室温磁制冷材料的研究进展研究分析

1、本科毕业论文论文题目：室温磁制冷材料的研究进展摘要磁制冷是利用磁性材料所具冇的磁热效应的原理制冷的，它是通过磁性材料 磁矩的冇序度在外磁场屮发生变化而引起爛变（as）来达到制冷的目的。磁制冷 与传统的气体压缩制冷技术相比，具有效率高、耗能小、无污染等特点。室温磁 制冷技术冇广泛的应用范围，如家用制冷器，汽车空调，超级市场、食品工业、 医疗卫生事业等领域使用的制冷器，因此室温磁制冷技术具冇非常广泛的市场前 景。本文概述了传统磁制冷技术的局限，简述了室温磁制冷材料的发展历史。介 绍了室温磁制冷材料的分类，重点讲述了磁制冷材料gd5（sixge合金以及等 材料的研究。最后预测了磁制冷材料的发展趋势。

2、因为制冷与我们的生活息息相关，它直接影响了能源的使用和环境的质量， 因此研究和发展节能、安全、环保的新型制冷方式就非常迫切，意义重大。传统 的制冷技术正在经受环保和能源方而的双重挑战。然而磁制冷技术作为一种高 效、环保的新型制冷技术，应用前景非常广泛。口前低温领域的磁制冷技术已经 相当成熟，但在室温领域还处于探索研究阶段。因此，在低磁场下寻找能产生巨 磁热效应的室温磁制冷材料具冇重要意义。关键词：磁制冷；磁热效应；室温磁制冷材料；居里温度abstractmagnetic refrigeration technology is a kind of efficient and environmen

3、tally friendly new refrigeration technology, the application prospect of very extensive room temperature magnetic refrigeration materials is room temperature of magnetic refrigeration key factors. this paper expounds the development prospects of magnetic refrigeration technology, as well as the basi

4、c principle, this paper introduces the magnetic refrigeration materials in recent years and the progress in research of magnetic refrigeration materials at the development prospects. key words: magnetic refrigeration; magneto-caloric effect; room temperature magnetic refrigeration materials; curie t

5、emperature目录引言错误！未定义书签。1磁制冷概述错误！未定义书签。11传统制冷技术的局限错误！未定义书签。12磁制冷技术51. 2. 1磁制冷的基木原理错误！未定义书签。2室温磁制冷材料的研究进展72. 1磁制冷技术研究的发展过程72. 2室温磁制冷材料的研究进展82. 2. 1磁制冷材料的分类82. 2. 2 g"5（sjg0_x）4合金92. 2. 3山（屁合金102. 2. 4重稀土元素及其合金102. 2.5mnfep系及mms-s乞系化合物112. 3磁制冷材料的应用错误！未定义书签。3室温磁制冷研究展望错误！未定义书签。结论错误！未定义书签。参考文献错误！未定义

6、书签。致谢错误！未定义书签。引言随着现代社会的发展和生活质量的提高人们都要求有舒适的环境，作为现代 科学血液的制冷技术在近200年逐步发展和成熟，给人类的生活带来了舒适和享 受，也给科学和技术提供了研究和使用的平台。因为人类有将近三分之一消耗在 制冷上，因此制冷技术的状况对人类的生存和可持续发展就显得极为重要。从技 术层面上说制冷按照使用的原理不同主要有液体气化制冷、气体膨胀制冷、吸收 制冷、吸附制冷、热电制冷、涡流管制冷、热声制冷、脉冲管制冷以及磁制冷等 多种形式，但目前的主流制冷方式是液体汽化制冷。液体汽化制冷大量使用的氟 利昂会对大气造成严重的空气污染，它不但破坏大气层上空的臭氧环境（r

7、12, r22, r502等制冷性能优良的主流制冷剂），而且还具有大量的温室效应。此外 新近在冰箱上尝试使用的异丁烷600a也存在爆炸性这样的安全问题。1881年e. warburg先观察到金属铁在外加磁场中具有热效应,1895年 p. langeviz 发现了磁热效应。1926 年和 1927 年 p. debye、w. f. giauque 两位科 学家分別从理论上推导出可以利用绝热去磁制冷的结论后磁制冷开始应用于低 温制冷。1976年美国国家航空局的brown首次将磁制冷技术应用于室温范围， 采用金属gd作为磁制冷工质，在7t的超导磁场和无热负荷的条件下获得了 47k 的温度井。1997

8、年美国的ames实验室的pecharsky等发现gd5si2ge2材料在室 温附近就拥有巨磁热效应，gd5si2ge2材料的磁爛变可高于金属gd 一倍。一系 列的发现给室温磁制冷技术商业化产业化带来了希望。口前有不少国家的科研人 员在开发室温磁制冷材料方面进行了广泛的研究，并取得了很多有益的成果，可 以预期在不久的将来，磁制冷空调、磁制冷冰箱等新型的环保制冷设备将在人们 生活屮广泛的应用。因此磁制冷技术和新型的室温磁制冷材料的研发成为各国竞 和开展的热点领域。一般来说，稀土元素具有较大的磁矩，因此稀土及其合金化合物是口前室温 磁制冷材料的研究重点。口前对稀土合金化合物的研究主要集屮在gd5si

9、2ge2系 列化合物和la（fesi3系列化合物等。1磁制冷概述在进一步提高蒸汽压缩式制冷效率和减少对环境危害的同时科学家和工程 研究人员开始探索新的制冷技术，如热电制冷、热声制冷、吸收（附）制冷以及 磁制冷等技术。1.1传统制冷技术的局限制冷技术自100多年前被发明以來，迄今都是利用气体压缩膨胀的制冷循环 过程來制冷。20世纪20年代问世的氟利昂由于作为制冷剂的优秀性能被广泛应 用，至今各种制冷机向大气中排放的氟利昂已超过2000万吨。氛利昂在紫外线 的作用下会分解，释放岀的氯原子同臭氧发生连锁反应，不断破坏臭氧层。科学 家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。2003年臭氧空洞已达2500

10、万平方 公里。这给人类健康和生态环境带来多方面的危害，例如平流层臭氧减少万分之 一，全球白内障的发病率将增加0.6%0.8%，意味着因此失明的人数将增加1 万一1.5万人。鉴于此，1987年24个国家签署了禁用氟利昂的关于消耗臭氧 层物质的蒙特利尔议定书，中国政府也于1991年宣布加入议定书并主动将禁氟 期限从原定的2010年提前到2007年7月1 fl目前新出厂的空调或冰箱等产品 所用多为不含氟的r410a环保新冷媒。但服役中的制冷产品仍冇大约八成没冇更 新换代，各国政府并未强制将其报废。此外，正如我们曾经认为氟利昂干净无害, 新冷媒的“环保”也只是针对目前的认知而言，对环境有无潜在威胁尚未

11、可知。 最重要的是，只要仍在使用气体制冷，其固冇的噪音大、功耗大以及效率低等缺 点就仍然存在。1.2磁制冷技术那么，有没有无污染、无噪咅、节能、体积小且不用过多的人力维护的制冷 机呢？这在过去似乎只是人类一厢情愿的美好愿望，但现在，一种被称为“室温 磁制冷”技术的发展让我们看到一线曙光。室温磁制冷即用磁性材料制冷的技术。磁制冷是一项绿色环保的制冷技术。 与传统蒸汽式压缩制冷技术相比，磁制冷采用磁性物质作为制冷工质，对臭氧层 无破坏作用，无温室效应，而且磁性工质的磁爛密度比气体大，因此制冷装置可 以变得更紧凑磁制冷采用电磁体或超导体以及永磁体提供所需的磁场，无压缩 机，运动部件少而且转速慢，因此

12、机械振动及相应的噪声小，可靠性高，寿命长。 在效率方面，磁制冷可以达到卡诺循环的30%60%,而蒸汽压缩式制冷一般仅 为5%10%。因此制冷技术具有很好的应用前景。1.2.1磁制冷的基本原理磁制冷方式是一种以磁性材料为工质的制冷技术，其基本原理是借助磁制冷 材料的口j逆磁热效应。磁热效应又称磁卡效应，是磁性材料的一种固冇特性，是 指由外磁场的变化引起材料的内部磁爛的改变并伴随着材料的吸热和放热。1881 年warburg首先发现金属铁在外加磁场中的磁热效应(magnetocaloric,mce)； 随后，debye和cisuque分别解释了磁热效应的本质，并提出在实际应用中利用 绝热退磁过程获

13、得超低温；近年來在温室范围利用磁热效应制冷也冇了很人的发 展。无论在室温区还是在低温区，磁性材料热效应的人小是决定其制冷能力的关 键。磁热效应的磁制冷工作原理为：磁性物质(磁工质)是由具冇磁矩的原子或 离子组成的结品体，自身有一定的热运动或热振动。图一为磁致冷原理示意图。 在没有外加磁场时，磁工质内部磁矩的取向是随意的，此时磁嫡较人。当等温磁 化时，磁矩将沿外磁场方向排列，使磁爛降低，此时磁工质向外界排岀热量；绝 热去磁吋，rtr丁磁性原子或离子的热运动，磁工质内部的磁矩又趋于无序状态， 磁爛增加，此时磁工质从外界吸热，实现制冷的目的。这种对应于磁场增强(减 弱)条件下的放(吸)热的物理现象，

14、称为磁热效应(magnetocaloric effect, mce),具有磁热效应的磁性物质称为磁制冷工质材料。磁热效应是所有磁性材料的固冇本质。常压下磁体的爛s (t, h)是磁场强度h 和绝对温度t的函数，它由磁爛sh(t)、屯子爛se(t)和晶格sl(t)三部分组 成，即:s(t,h) = s't,h) + sl(t) + se(t)式(1-2-1)其中，是t和h的函数，s和匹都仅是t的函数，因此只有磁爛sm可 以通过改变外场而加以控制。物质由原子构成，原子由电子和原子核构成，电子有自旋磁矩还有轨道磁矩, 这使得有些物质的原子或离子带有磁矩。顺磁性材料的离子或原子磁炬在无外场 时

15、是杂乱无章的，加外磁场后，原了的磁矩沿外场取向排列，使磁矩有序化，从 而减少材料的磁爛，会向外排出热量，而一旦去掉外磁场，材料系统的磁有序减 小，磁爛增大，因而会从外界吸取热量。如果把这样两个绝热去磁引起的吸热和 绝热磁化引起的放热过程用一个循环连接起來，就可使得磁性材料不断地从一端 吸热而在另一端放热，从而达到制冷的口的，这就是顺磁盐材料绝热去磁在低温 区获得磁制冷的原理。在高温区，磁制冷是利用铁磁性材料在居里温度附近等温 去磁以获得大的磁炳变进行制冷的。我们把磁制冷中这种吸热、放热的磁性材料 称磁制冷工质，磁制冷屮制冷的效果、效率依赖于磁制冷工质的磁爛变大小或磁 热效应。2室温磁制冷材料的

16、研究进展在磁制冷技术中，关键是磁制冷材料的性能，其磁热效应的人小直接影响磁 制冷机的制冷效率。2.1磁制冷技术研究的发展过程实际上，磁制冷技术的研究由來已久，但早期的研究主要集中在低温区， 即77k （零卜'196摄氏度）以下的范围，因而这类磁制冷机一般应用于低温超导 等领域的研究。近年來室温磁制冷的开发源于对于金属锂（元素符号gd）的使 用。1976年，美国国家航空暨太空总署（nasa）以锂为磁制冷工质制造出了世 界上第一台室温区磁制冷样机。但由于饥价格昂贵、提纯困难，且性能仍无法达 到实际使用的要求，因而只是作为一种探索性材料存在于实验室中。1881年warburg首先观察到金屈铁

17、在外加磁场中的热效应。20世纪初, langevin第一展示通过改变顺磁材料的磁化强度导致可逆温度变化。1918年 weiss和piccard从实验中发现ni的磁热效应。1926年debye> 1927年giauque 两位科学家分别从理论上推导出可以利用绝热去磁制冷的结论后，极大地促进了 磁制冷技术的发展。德拜对这种磁热效应做出了理论解释并将其应用到超低温领 域。1933年giauque等人以顺磁盐gt/2（5o4）3.8/2o为工质成功获得了 1k以下的 超低温，此后磁制冷的研究得到了蓬勃发展。最初，人们对低温温区的磁制冷材 料进行了详细的研究，使得低温卜的磁制冷技术逐步成熟起來。但

18、是，磁制冷技 术在室温附近的应用却一直未能实现。自1976年brown首次实现了室温磁制冷 后，人们才开始研究高性能的室温磁制冷材料。1996年美国宇航公司与美国国 家能源部在依阿华大学所设的国家实验室合作，完成了第一台工作于室温附近的 磁制冷电冰箱样机的试制。这台样机用稀土金属饥做为工作物质，并使用超导磁 体作为磁场源。1997年，美国依阿华州立大学ames实验室的两位教授 pecharsckywgschneidner发现了具有巨磁效应的gdsige系列合金，该合金的居 里点可以从30300k之间通过改变sge的比例及微量合金化连续调节，而且 均能保持巨磁热效应，磁爛变为该温区已研究出的最好

19、材料的210倍。1997年，当年美国能源部埃姆斯实验室(ames laboratory)的karl a. gschneidner教授首先发现伪二元合金gd5(sia_xgex )4具有大磁热效应，其磁爛 变远大于金屈轧，且原材料价格低廉，工作温度可以通过调节成分达到室温区。 随后各国科研人员在室温磁制冷领域获得一系列研究成果。2001年，wada h和 tanabe y发现了 mnas合金的巨磁热效应。2002年和2005年自然杂志发表 了对mnfepx_xasx以及nimnsn合金磁热效应的研究。我国的相关研究亦起步较 早，如小国科学院物理研究所沈保根研究员所领导的小组、北京科技大学龙毅教

20、授以及四川大学陈云贵教授的科研组对ni - mn - ga > fa-fe- si系室温磁制冷 材料研究已获得一系列重大成杲。近年來国家“863”及“973”项目不断给磁制 冷材料领域以资助，表明我国对这一新兴领域的认可和发展决心。一系列性能优 异且价格低廉的磁制冷材料被发现，使得民用室温区磁制冷机不断向实用领域迈 进。2. 2室温磁制冷材料的研究进展作为磁制冷技术的心脏，磁制冷材料的性能直接影响到磁制冷的功率和效率 等性能，因而性能优异的磁制冷材料的研究激发了人们极大的兴趣。2. 2.1磁制冷材料的分类磁制冷材料根据应用温度范围可大休分为三个温区，即极低温温区(20k以 下)、低温温区

21、(2077k)及高温温区(77 k以上)。(1) 20k以下的磁制冷材料：主要研究tgd3ga5on, dy3al5on以及y2(so4)3 等。(2) 2077k温区的磁制冷材料:近年来，非常细致地研究rnial、(gderjnial 及dyy_xerx)al2等系列成分。(3) 77k以上温区的磁制冷材料其中稀土金屈gd是其中的典型代表，其4f层有7个未成对电了，居里温度 (tc = 293/c)恰好在室温区间，且具有较大的磁热效应。人们主要对金屈gd及其 化合物做了大量深入的研究。在磁制冷技术中，关键是磁制冷材料的性能，其磁热效应的大小直接影响磁 制冷机的制冷效率。根据磁制冷材料的组元不

22、同，或者说根据磁制冷材料磁性来 源的不同，可以将磁制冷材料分为：(1)过渡族金属基材料，这类合金的磁性主 耍來源于3d过渡族金屈的巡游电了； (2)厶，系稀土磁制冷材料，该类合金的磁 性主耍来源于稀土 4f电了层的局域电了； (3)厶°系和3d过渡族金属混合合金, 如 yfe2, tbfe2, dyco2, hoco2, erco2, tbni2 等。2. 2. 2gd5(sixge_x合金gds(sixgex_x合金的品体结构为sm5ge4型正交结构。该材料巨磁热效应的 发现，在磁性功能材料的发展历史上具有里程碑的意义。1997年6月，美国依阿华州立大学ames实验室的学者pech

23、arsky和 gschneidner等在gd5(sixge_x)4系合金的研究方而取得突破性进展。这使z成为 前室温磁制冷材料研究屮的热点。人们通过合金化、热处理等方法实现了提高 gds(sixgex_x系合金的居里温度，放人合金的巨磁热效应和拓宽合金制冷区的 温度跨度，从而使gd5sixgea_x系合金成为室温区制冷材料最有实用潜力的材 料，具有良好的商业前景。虽然gc(sig)系列合金显示了巨磁热效应，成 为性能最好的室温磁制冷材料之一。但这系列的合金的巨磁热效应与原材料的纯 度有相当大的关系，尤其是金属轧的纯度对gd5(sixge_x)4系列合金的巨磁热效 应影响最大，其原因是金属饥小所

24、含的杂质抑制了 gcl5(sixge_x)a系列合金的一 级相变，致使莫磁爛变迅速降低，使z丧失了巨磁热效应。使用普通的商用金属 轧为原料制备的gd5(sixge_x)4合金不再显示巨磁热效应(gmce),而只有价 格高昂、朵质含量的重量比在百万分z几v的高纯金展轧才能制备出巨磁热效应 的 gd5(sixge_x)4 合金。然而，高纯金属轧的价格是商用金属轧的儿十倍。另外，加之错的价格也相 当高，因而若要保持gd5(sig)系合金的巨磁热效应，则相应的成本也高。 另一个在实际应用过程中存在的问题是，由于gd5(sixgex_x系合金具有较高的 硬度和脆性，使得材料机械加工性能差。而出于材料实用

25、化的考虑，磁制冷工质 往往需要加工成具有较大表面积的复杂形状。于是出现了难于用普通机械加工方 法将材料加工成所需形状的问题。上述问题的存在使得gd5sixgex_x系磁制冷 材料实用化、普及化、商业化还需要一立的时间来完善和解决，与达到高效、低 成本和商业化牛产的阶段尚还有一定的差距。在兀0.5时，gd5(sixge_x)4合金的居里温度可以通过调整si的含量来改 变，在30280kz间连续可调，而不改变其晶体结构。在x = 0.5时居里温度为 280k,在居里温度附近、外磁场变化05t时其磁爛变达到1& 4j/(kg. k),约 为gd的二倍。在x = 0.43时居里温度为247k,

26、在外磁场变化05t时其磁爛变 为 39j/(kg. k)o掺入ga后的化合物gd5(si 985屁“85皿0.03)的居里温度升高到290k左右，在 7；附近仍保持了较大的磁爛变和较大的绝热退磁的温度变化厶心。在 gd5(sixge,_x)4体系中掺入陀、co、ni、cu、如 等都可以提高gd5si2ge2的居 里温度，但是效果都不如掺入ga好。侯雪玲等在gd5si2ge2中掺入弘，发现同 样提高了合金的居里温度。t.b.zhang等在发现低磁场区域x = 1.8时， gd5si35_xgexsn05(x = 1.4、1.8212625)合金的居里温度为264k,具有较大的磁爛 变。张恩耀等研

27、究t gd5siksn4_x合金,发现在兀=2.4、2.6、2.8时的合金仍具有 gd5sia的正交型结构，居里温度为276k、290k、301. 5k,在1.8t外加磁场变化 时，山灯分别为l88j/(kg.k)、2. 26j/(kg.k) > 1.69 j/(kg.k)o邓建秋等发现掺 入北替代gd后(gdo 74"o.26)5(sjo.5og£o 50)4的居里温度降低为230k,而在低磁场 区域(2t)tt.附近最大磁爛变a5jv/=13. 79 j/ (kg.k)。2. 2.3山("-小.)3合金目前，人们对室温磁制冷材料的研究主要集屮在稀土金属g

28、d及gd的合 金，gd5(si_xgex)4 ,mnass 优，mna _x sb x mn fep_x a a sx 系，la(fe,m)3(m =si,co,al)系，以及钙钛矿型l-.caxmn03系等。室温磁制冷 用的磁工质需要用里点在室温附近，需要有大的磁爛变、大的绝热温变。较低的 比热，高热传导率，以及小磁滞、小热滞，好的化学稳定性和好的加工性能。从 实用考虑，述要求磁制冷材料应该具有无毒、经济廉价、易予得到等因素。gd及 gd的合金完全具备上述特点，gd的居里点在室温，在很宽温度范围内其温变 蛾都很高，因此，研究室温磁制冷机的人们几乎都将gd及gd的合金作为磁工 质的一部分。但是

29、gd的磁热效应与gd5(si_xgex)4、mnasx_xsbx、 mnasx_xsbxmnfepxasx系和二si,co,应等)其它几种材料不是材 料较昂贵就是部分元素有毒，因此，不是特别理想的室温磁制冷材料。lafex_xsix.舍金具有人磁热效应、无毒等优点，如果采用经济廉价的原材 料研制该合金，使合金的用里点提高到室温，该材料无疑是很好的室温磁制冷材 料。该材料磁爛变也达到了 gd的3倍多，缺点是居里点低于室温。随着®含量 的增加，居里点有所提高，但同时最人磁爛变的峰值却降低了。由于血和屉元 素之间有正的形成热，山和屉不能形成山相，在 wex_xsix. 添加一 定的si元素

30、，稳定了 s(陀合金的相结构，同时也提高了合金的居里点。 虽然"% 相不存在，但s和6能形成稳定的厶庐知相，故用co替代la(fe_xsix.合金中少量的甩，既稳定了血(陀cos%的相结构，也可以将居里 点提高到室温，但同样，最大磁爛变也随着6含量的增加而降低，人们将 la(fex_xsix.合金吸氢，提高了居里点，而且合金中氢的含量可以控制居里点， 但吸氢后氢在合金中的稳定性还没有确定，还需要研究。2. 2. 4重稀土元素及其合金由于重稀土元素具有很高的原子磁矩，它们的磁热效应首先受到关注。用于 室温的最理想的金属是gd。gd的居里温度为293k,恰在室温附近。当外磁场 从2t降到

31、0时，其磁爛变asm = 4. 5j/ (kgk),磁温变at =5. 25k ,当 外磁场从5t降到0时，其磁爛变山耐=9. 5 j/ ( kg k)，磁温变at = 12k。但金属gd作为磁工质存在需要高达5t7t的磁场，r存在居里温度单一、 价格昂贵和易被氧化的缺点，所以，以纯金属gd作为磁工质的磁制冷机不能满 足实际的需要。加拿大的smailia等曾经对儿系列和ggq儿 系列的复 合材料进行了系统的研究，得出适宜作ericsson循环的磁制冷工质。2. 2. 5mnfep_xasx 系及 mnas_xsbx 系化合物2002年1月特古斯等人发现了在mnfep_xasx系合金化合物具有较

32、大磁爛 变。mnfepi.xasx系合金化合物具有六方fe?p结构，当0.15 <x <0.66时，通过调整 p ：as的比例，,居里点可在200350k之间调整(p越少，7；越高),磁热效应并不 减少。mnfepi_xasx系化合物的磁热效应较大，原材料来源广泛，价格低廉，制备丁 艺简单，是较理想的室温磁制冷工质。与此和似，2001年日本京都大学h.wada发 现在tc(318/t)附近存在着一级磁相变，在5t磁场下asm可达30 j/ kg。少 量的(sb v 0.3)替代as使7；可在220318k调节，也是很有希槊的新型磁制冷 材料。但它们都含有剧毒元素as,限制了它们在室

33、温磁制冷领域的应用。2. 3磁制冷材料的应用磁致冷材料是用于磁致冷系统的具有磁热效应的物质。磁致冷首先是 给磁体加磁场，使磁矩按磁场方向整齐排列，然后再撤去磁场，使磁矩的 方向变得杂乱，这吋磁体从周围吸收热量，通过热交换使周围环境的温度 降低，达到致冷的目的。磁致冷材料是指用于磁致冷系统的具有磁热效应 的一类材料，磁致冷材料是磁致冷机的核心部分，即一般称谓的制冷剂或 制冷工质。低温超导技术的广泛应用，迫切需要液氨冷却低温超导磁体，但液氮 价格昂贵，因而希望有能把液氨气化的氨气再液化的小型高效率制冷机。 如果把以往的气体压缩一膨胀式制冷机小型化，必须把压缩机变小，这样 将使制冷效率大大降低。因此

34、，为了满足液化氧气的需要，人们加速研制 低温(420k)磁致冷材料和製置，经过多年的努力，口前低温磁致冷技 术已达到实用化。低温磁致冷所使用的磁致冷材料主要是稀土石榴石 gd3ga5ol2(ggg)和dy3al5ol2(dag)单晶。使用ggg或dag等材料做成的低 温磁致冷机展于卡诺磁致冷循环型，起始致冷温度分别为16k和20k。低温磁致冷装置具有小型化和高效率等独特优点，广泛应用于低温物 理、磁共振成像仪、粒了加速器、空间技术、远红外探测及微波接收等领 域，某些特殊用途的电子系统在低温环境下，其可靠性和灵敏度能够显著 提高。磁致冷是使用无害、无环境污染的稀土材料作为制冷工质，若取代目 前使

35、用氟里昂制冷剂的冷冻机、电冰箱、冰柜及空调器等，可以消除由于 生产和使用氟里昂类制冷剂所造成的环境污染和大气臭氧层的破坏，因而 能保护人类的生存环境，具有显著的环境和社会效益。1987年80多个国家参加签署的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议 定书规定，为了防止生产和使用氟氯碳类化合物造成的大气臭氧层的破 坏，到2000年全世界将限制和禁止使用氟里昂制冷剂，我国于1991年6 月加入这个国际公约并作出规定，到2010年我国将禁止生产和使用氟里 昂等氟氯碳和氢氟氯碳类化合物。因此，需要加快研究开发无害的新型制 冷剂或不使用氟里昂制冷剂的其它类型制冷技术。迄今，在有关这方面的 研究开发屮，发现磁致冷是

36、制冷效率高，能量消耗低，无污染的制冷方法 之一。从冃前美国室温磁致冷技术研究进展情况看，在3到5年内，室温 磁致冷技术有可能在汽车空调系统中得到实际应用z后，并将进一步开发 家用空调和电冰箱等磁致冷装置。磁致冷所用的制冷材料基本都是以稀土金属为主要组元的合金或化 合物，尤其是室温磁致冷几乎全是采用稀土金属gd或gd基合金。口前，磁致冷材料、技术和装置的研究开发，美国和日本居领先水平，这些 发达国家都把磁致冷技术研究开发列为21世纪的重点攻关项目，投入了大量资 金、人力和物力，竞争极为激烈，都想抢先占领这一高新技术领域。3室温磁制冷研究展望口前室温磁制冷技术尚处于研究开发的初级阶段，但它却以无比的优势逐渐 被人们所关注。自1976年brown首先用金屈g实现了室温磁制冷，打开了磁制 冷通向实用化的门，室温磁制冷发展迅速，1997年，具有巨磁热效应的gdsige 材料的发现为该领域的研工作者增添了信心，磁制冷技术及其应用充满希望。 2001年，具有爛密高，居里点高(已达室温)，成本低的mnfepas过渡金属基复合 物的发现，更是鼓舞人心，2001年9月，采用常温永磁的家用空调磁制冷样机 问世于美国的ames实验室，人们更加相信磁制冷实用化为期不远。相信在不久 的将來，室温磁制冷作为一种绿色环保的制冷技术，依靠其可靠、高效的特性将 会普