Российские ученые выяснили (прим.: релиз в распоряжении редакции), что сплав никеля, марганца, олова и небольшого количества меди под действием магнитных полей (при разовом включении/выключении магнитного поля) практически необратимо охлаждается на 13 градусов. Эту особенность можно использовать в системах охлаждения бытовых приборов, например холодильников. Это позволит достигать более эффективной и экологически устойчивой работы. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Системы охлаждения используются в самых разных устройствах: кондиционерах, холодильниках и не только. Чаще всего они работают на принципах компрессорного охлаждения. Это значит, что понижение температуры происходит за счет хладагентов — веществ (обычно газов), которые при испарении «отнимают» тепло у того объекта, который нужно охладить.
Недостаток компрессорного охлаждения состоит в том, что хладагенты при повышенной температуре — например, при разморозке холодильника — выделяют токсичные соединения: фтор и хлорид водорода.
Магнитное охлаждение – это более экологичная и безопасная альтернатива. При таком процессе твердое вещество меняет температуру под воздействием окружающего его магнитного поля. Так, если объект поместить в постепенно усиливающееся магнитное поле, то вещество станет охлаждаться и поглощать тепло из окружающей среды. Если силу магнитного поля, напротив, снижать, объект будет выделять тепло и нагреваться.
Еще одно преимущество этого типа охлаждения заключается в том, что его можно использовать для достижения температур в очень широком диапазоне, включая экстремально низкие. Так, в сравнении с холодильником, который обычно работает в диапазоне от +4°C до −20°C, магнитное охлаждение позволяет достичь гораздо более низких температур, близких к абсолютному нулю (-273,15°C).
Ученые исследовали способность нового сплава изменять свою температуру под действием магнитного поля. Сплав поместили в прибор, к которому прикладываются постоянные и импульсные магнитные поля и в котором поддерживаются разные температуры. Во время эксперимента ученые использовали диапазон температур от −25°C до +50°C, в котором наблюдается наибольшее изменение магнитных свойств исследуемого сплава. Оказалось, что в диапазоне температур от −20°C до 10 намагниченность сплава резко изменяется, что может свидетельствовать о значительных изменениях температуры сплава при воздействии магнитного поля.
Авторам удалось максимально снизить температуру образцов на 13,15°C. Такой эффект наблюдался, когда охлажденный до температуры 1,85°С сплав помещали в импульсное магнитное поле. При этом образец был изолирован от окружающей среды и не мог обмениваться с ней теплом. Когда магнитное поле отключали, сплав сохранял низкую температуру (около −11°С).
Предложенный метод позволяет охлаждать объекты на −13°C всего за 0,1 секунды. Для сравнения, чтобы охладить холодильник, работающий на основе газовых хладагентов, на 1,8°C, в среднем требуется одна минута. Поэтому магнитное охлаждение показывает более эффективные результаты. Ждем применение нового сплава в российской бытовой технике
Кстати о холодильниках. Ранее мы писали, что российский «Москвич» показал фирменные холодильник и кофеварку. Отечественный производитель автомобилей будет выпускать стильную бытовую технику! Посмотрите на первые устройства бренда, если вы еще этого не сделали.
