在《应用物理评论》杂志(DOI: 10.1063/5.0020755)上，杏耀历史来自巴塞罗那大学、Helmholtz-Zentrum dresen - rossendorf (HZDR)和TU Darmstadt的一个国际研究小组报告了实施更高效、更环保的制冷过程的可能性。为此，他们研究了同时将某些合金暴露在磁场和机械应力下的影响。

 

过去，研究人员主要关注的是众所周知的“磁热效应”，当某些金属和合金暴露在磁场中时，可以观察到这种现象:这些材料会自发地改变它们的磁性顺序和它们的温度，这使得它们很有希望成为磁冷却电路的候选者。HZDR的高磁场实验室(HLD)的Tino Gottschall博士描述了这个团队的方法，他说:“最近发现，我们可以通过同时增加其他刺激，比如力场，或者更具体地说，机械载荷，来显著增强某些材料的这种效应。”这种“多热量”物质的一小部分已经为人所知。

 

研究小组选择了一种特殊的镍锰铟合金作为他们实验中最有希望的材料之一。它是磁性形状记忆合金,其记忆是两个不同晶格的变换的结果:如果有一个外部刺激,如磁场,这些结构变成对方,导致明显改变材料——例如,明显感觉到形状变化并不少见。但所选化合物的特殊之处在于，当晶体结构发生一定变化时，其磁性也会发生突变:结构与磁性强耦合。

 

一个定制的测量装置

 

为了确定高效冷却过程所必需的材料特性，巴塞罗那的研究小组首先必须开发一种独特的、专门设计的量热计来测量热量，并能同时对样品施加磁场和压力。为了做到这一点，科学家们利用了一种熟悉的材料测试方法， 杏耀平台的价值观 ，并根据他们的目的对其进行了调整，使样品承受单轴机械应力。

 

虽然磁通量密度高达6特斯拉，比地球磁场强12万倍，但所施加的最大压应力中等为50兆帕。对于给定的样本大小，这个力大约对应于20千克的质量。“人们可以用手施加这种压力。决定性的方面为未来的应用程序,因为这些可控机械载荷相对容易实现,”教授解释Lluis Manosa巴塞罗那大学的,并补充道:“我们面临的挑战是要精确测量的压应力和应变都融入我们的量热计没有扭曲测量条件。”

 

需要:用于实际应用的过程控制

 

对所得结果的评价是相当复杂的。同时研究人员记录各种参数,如温度变化、磁通密度、压应力,合金的熵在编程冷却和加热阶段在一个特定的温度给定材料经验转换导致的晶格磁化强度的变化。在所使用的合金中，杏耀起源这一过程是在室温下进行的，这也有利于以后的实际应用。

 

测量结果显示了样品在四维空间中的行为。以一种有意义的方式绘制这个空间需要大量的实验，从而导致大规模的测量活动。对于达姆施塔特大学的Oliver Gutfleisch教授来说，这一努力是值得的:“到目前为止，在多热量材料中不同刺激的相互作用还没有被研究过。我们的镍锰铟合金是迄今为止这类材料中研究得最好的原型化合物。我们的工作填补了它的属性地图上的一些空白。”

 

现在科学家们可以实际地评估额外压力负荷的好处——这是ERC高级资助项目Cool Innov的中心研究目标。在商用钕永磁体的冷却循环中，通过同时施加一个力场，冷却效率可以提高一倍。该团队认为，这种新工艺在未来寻找其他有前景的冷却材料时也将具有巨大的价值。