磁制冷的基本原理
磁制冷方式是一種以磁性材料為工質(zhì)的制冷技術(shù)，其基本原理是借助磁制冷材料的可逆磁熱效應(yīng)，又稱磁卡效應(yīng)，即磁制冷材料等溫磁化時(shí)向外界放出熱量，而絕熱退磁時(shí)溫度降低因而可從外界吸取熱量，達(dá)到制冷目的。物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子由屯子和原子核構(gòu)成，電子有自旋磁矩還有軌道磁矩，這使得有些物質(zhì)的原子或離子帶有磁矩。順磁性材料的離子或原子磁矩在無外場(chǎng)時(shí)是雜亂無章的，加外磁場(chǎng)后，原子的磁矩沿外場(chǎng)取向排列，使磁矩有序化，從而減少材料的磁嫡，會(huì)向外排出熱盤，而一旦去掉外磁場(chǎng)，材料系統(tǒng)的磁有序減小，磁嫡增大，因而會(huì)從外界吸取熱量。如果把這樣兩個(gè)絕熱去磁引起的吸熱和絕熱磁化引起的放熱過程用一個(gè)循環(huán)連接起來，就可使得磁性材料不斷地從一端吸熱而在另一端放熱，從而達(dá)到制冷的目的，這就是順磁鹽材料絕熱去磁在低溫區(qū)獲得磁制冷的原理。在高溫區(qū)，磁制冷是利用鐵磁性材料在居里溫度附近等溫去磁以獲得大的磁嫡變進(jìn)行制冷的。我們把磁制冷中這種吸熱、放熱的磁性材料稱磁制冷工質(zhì)，磁制冷中制冷的效果、效率依賴于磁制冷工質(zhì)的磁嫡變大小或磁熱效應(yīng)。磁制冷研究中一個(gè)十分關(guān)鍵的問題就是磁制冷工質(zhì)的研究。與通常的壓縮氣體致冷方式相比較，磁制冷使用的是固態(tài)工質(zhì)，它具有較大的嫡密度，使致冷機(jī)體積小，只有活賽式壓縮機(jī)的一半。磁制冷機(jī)是利用磁場(chǎng)變化來取代壓力變化，這樣整個(gè)系統(tǒng)就省去了壓縮機(jī)、膨脹機(jī)等運(yùn)動(dòng)機(jī)械，因此結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，振動(dòng)和噪音也大幅度降低，。軟磁合金 另一方面，固態(tài)工質(zhì)使得所有的熱交換能在液態(tài)和固態(tài)之間進(jìn)行，功耗低，，可達(dá)到氣體致冷機(jī)的十倍。由于氣體致冷工質(zhì)使用的氟里昂氣體對(duì)大氣中臭氧層有破壞作用而被國(guó)際上禁用，從而更促使磁制冷成為引人矚目的國(guó)際研究課題。磁制冷總的研究趨勢(shì)是低溫向高溫發(fā)展

稀土磁制冷材料的應(yīng)用
磁致冷材料是用于磁致冷系統(tǒng)的具有磁熱效應(yīng)的物質(zhì)。磁致冷是給磁體加磁場(chǎng)，使磁矩按磁場(chǎng)方向整齊排列，然后再撤去磁場(chǎng)，使磁矩的方向變得雜亂，這時(shí)磁體從周圍吸收熱量，通過熱交換使周圍環(huán)境的溫度降低，達(dá)到致冷的目的。磁致冷材料是指用于磁致冷系統(tǒng)的具有磁熱效應(yīng)的一類材料，磁致冷材料是磁致冷機(jī)的核心部分，即一般稱謂的制冷劑或制冷工質(zhì)。
低溫超導(dǎo)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，迫切需要液氦冷卻低溫超導(dǎo)磁體，但液氦價(jià)格昂貴，因而希望有能把液氦氣化的氦氣再液化的小型率制冷機(jī)。如果把以往的氣體壓縮—膨脹式制冷機(jī)小型化，把壓縮機(jī)變小，這樣將使制冷效率大大降低。因此，為了滿足液化氦氣的需要，人們加速研制低溫（4～20）磁致冷材料和裝置，經(jīng)過多年的努力，目前低溫磁致冷技術(shù)已達(dá)到實(shí)用化。低溫磁致冷所使用的磁致冷材料主要是稀土石榴單晶。使用DAG等材料做成的低溫磁致冷機(jī)屬于卡諾磁致冷循環(huán)型，起始致冷溫度分別為16和20。 　　低溫磁致冷裝置具有小型化和率等特優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于低溫物理、磁共振成像儀、粒子加速器、空間技術(shù)、遠(yuǎn)紅外探測(cè)及微波接收等領(lǐng)域，某些特殊用途的電子系統(tǒng)在低溫環(huán)境下，其可靠性和靈敏度能夠顯著提高。

什么是磁鐵的剩磁？磁鐵 剩磁是指：永磁材料在閉路狀態(tài)下經(jīng)外磁場(chǎng)磁化飽和后，再撤消外磁場(chǎng)時(shí)，永磁材料的磁極化強(qiáng)度J和內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B并不會(huì)因外磁場(chǎng)H的消失而消失，而會(huì)保持一定大小的值，該值即稱為該材料的剩余磁極化強(qiáng)度Jr和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br統(tǒng)稱剩磁。

什么是磁鐵的居里溫度？磁鐵居里溫度是指：隨著溫度的升高，由于物質(zhì)內(nèi)部基本粒子的熱振蕩加劇，磁性材料內(nèi)部的微觀磁偶極矩的排列逐步紊亂，宏觀上表現(xiàn)為材料的磁極化強(qiáng)度J隨著溫度的升高而減小，當(dāng)溫度升高至某一值時(shí)，材料的磁極化強(qiáng)度J降為0，此時(shí)磁性材料的磁特性變得同空氣等非磁性物質(zhì)一樣，將此溫度稱為該材料的居里溫度Tc。

釹鐵硼磁鐵——目前為人類所知的強(qiáng)的稀土永磁體。在1984年才被應(yīng)用在商業(yè)領(lǐng)域。釹鐵硼與其它磁體相比，具有高的磁通密度、高的剩磁和大磁能積，也具有高的矯頑力。然而它們比較易碎、難于加工，并且對(duì)腐蝕和高溫比較敏感。在幾乎所有的磁體應(yīng)用中，釹鐵硼在強(qiáng)度和矯頑力上是佳的選擇，并且有一個(gè)很合理的價(jià)格。在動(dòng)力應(yīng)用方面，釹鐵硼要比鐵氧體具有高4到5倍的能量。

釤鈷磁鐵——具有高的強(qiáng)度和對(duì)高溫和腐蝕的抵抗能力。它是在20世紀(jì)70年代被開發(fā)出來的，是種所謂的稀土永磁體。幾乎與釹鐵硼擁有相似的強(qiáng)度，是貴的一種磁體，通常被用在需要抵御高溫和腐蝕的地方，也易碎和不易進(jìn)行機(jī)械加工。

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