Магнитный холодильник без фреона и компрессора ⚡ экспресс
Магнитные холодильники на основе магнитокалорического эффекта (МКЭ) при комнатной температуре экологичны, но дороги из-за использования редкоземельных элементов, например гадолиния. Для снижения стоимости исследуются сплавы переходных металлов. В работе методом литья получен объёмный сплав Fe₄₇.₅Ni₃₇.₅Mn₁₅ с температурой Кюри вблизи комнатной и охлаждающей мощностью 297.68 Дж/кг, что перспективно для экономичного применения. Для улучшения МКЭ за счёт суперпарамагнетизма (уменьшения размера) синтезированы наночастицы того же состава методом импульсной лазерной абляции в этаноле. Однако полученные наночастицы не демонстрируют температуру Кюри в районе комнатной, вероятно, из-за значительного включения углерода в процессе синтеза, что ухудшило магнитокалорические свойства. Исследование подчёркивает потенциал сплавов переходных металлов для магнитного охлаждения и необходимость оптимизации методов синтеза для достижения нужных тепловых характеристик в наноразмерной форме.
Обычный холодильник сжимает газ, который вредит планете. Альтернатива — магнитное охлаждение. Внутри некоторых материалов атомы ведут себя как рой миниатюрных компасов. Включите магнит — все компасы разом повернутся в одну сторону, выделяя тепло. Выключите — стрелки вернутся в хаос, забирая тепло из окружения. Такой цикл может охлаждать без шума и вредного хладагента.
Учёные взяли легкодоступные железо, никель и марганец и отлили кусок сплава. В нём компасы дружно работают при комнатной температуре, отнимая почти 300 джоулей энергии с каждого килограмма — достаточно для бытового прибора. Затем сплав попытались превратить в нанопорошок, чтобы усилить эффект за счёт сверхминиатюрных размеров. Но лазерная обработка невольно насытила частицы углеродом. Чужеродные атомы сбили настрой компасов, и охлаждение сместилось далеко от комнатных отметок.
Вывод: дешёвые сплавы работают отлично, пока остаются цельными. Чтобы перейти к нанотехнологиям, нужны методы без углеродных загрязнений. Тихие и безопасные холодильники ближе, чем кажется, но капризы материалов не спешат открывать им дорогу.
🎯 Эффект, открытый в 1881 году, ждал своего часа больше ста лет: только дешёвые сплавы смогли вывести магнитное охлаждение из лабораторий.
🎬 В «Дюне» на Арракисе нет компрессоров — возможно, магнитные системы когда-нибудь станут такими же бесшумными и незаметными.