Динамика магнитокалорического эффекта вблизи магнитных и магнитоструктурных фазовых переходов: прямые измерения и первопринципные расчеты

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-19-00610

НазваниеДинамика магнитокалорического эффекта вблизи магнитных и магнитоструктурных фазовых переходов: прямые измерения и первопринципные расчеты

Руководитель Гамзатов Адлер Гудретдинович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук , Республика Дагестан

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-202 - Теплофизические свойства веществ и материалов, в том числе в экстремальных состояниях

Ключевые слова Магнитокалорический эффект, сплавы Гейслера, циклическое магнитное поле, прямые измерения, первопринципные расчеты, метод Монте-Карло.

Код ГРНТИ29.03.21, 29.03.35, 29.03.77

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Магнитное охлаждение, основанное на магнитокалорическом эффекте (МКЭ) представляет многообещающую энергоэффективную и экологичную альтернативу традиционному охлаждению. Исследования последних лет показывают, что традиционные требования, предъявляемые к магнитокалорическим материалам (большие величины МКЭ, удобные рабочие температуры и высокие значения охлаждающей мощности) являются недостаточными условиями для идентификации подходящих материалов для технологии магнитного охлаждения. К ним следует добавить и такие свойства, как независимость вышеперечисленных параметров от частоты изменения магнитного поля, а также временная и механическая стабильность при долговременном циклическом воздействии магнитного поля. Созданные к настоящему моменту прототипы магнитных холодильных машин работают при относительно низких частотах (4-10 Гц), а экспериментальные и теоретические исследования поведения магнитокалорических характеристик в условиях долговременного воздействия циклического магнитного поля различной интенсивности и частоты практически не проводились. Очевидно, что эффективность работы холодильной машины, работающей на основе термодинамического цикла нагрев-охлаждение будет тем выше, чем больше циклическая частота, индуцированная переменным магнитным полем. Однако она не может быть бесконечно большой и ограничена кинетикой протекания фазовых превращений. Предельная частота термодинамического цикла имеет так же технические ограничения, связанные с конечной скоростью отвода тепла от рабочего тела холодильного устройства. Последняя зависит как от теплопроводности самого тела, так и от его геометрических форм. Наиболее эффективной с точки зрения улучшения теплоотвода являются тонкие ленты, в которых отношение площади поверхности к объему будет максимальной. Поэтому в проекте будут исследоваться как объемные, так и ленточные образцы. Одним из ярких представителей магнитокалорических материалов являются сплавы Гейслера, в которых наблюдаются магнитные и магнитоструктурные фазовые переходы. Исследование динамики магнитокалорического эффекта вблизи магнитных и магнитоструктурных фазовых переходов в этих материалах позволит на основе полученных данных начать целенаправленный поиск материалов с заданными магнитокалорическими характеристиками. До настоящего времени исследования магнитокалорических свойств материалов проводились при квазистационарных полях, или при разовых циклах изменения магнитного поля или вовсе оценивались косвенными методами. Магнитокалорические свойства материалов в циклических магнитных полях и при разовых циклах изменения магнитного поля могут существенно отличаться, особенно вблизи магнитоструктурных фазовых переходов (МСФП), где обнаруживаются гигантские значения МКЭ. Изучение влияния циклического магнитного поля различной интенсивности (6.2, 12, 18 и 80 кЭ) и частоты (до 30 Гц) при долговременном воздействии на магнитокалорические свойства в сплавах Гейслера и установление природы циклической и частотной стабильности, а также изучение эффектов деградации МКЭ является основной научной задачей данного проекта. Другой важный вопрос, рассматриваемый в проекте – это теоретические исследования (с помощью квантово-механических и статистических методов) механизмов фазовых магнитных и структурных превращений, динамики магнитокалорического эффекта, магнитоупругого взаимодействия в сплавах Гейслера с целью выявления оптимальных композиционных составов, а также условий, приводящих к усилению наблюдаемых эффектов и смещению температур фазовых превращений. Научная новизна проекта заключается в том, что, впервые ставится задача комплексного экспериментального и теоретического исследования динамики магнитокалорического эффекта вблизи магнитных и магнитоструктурных фазовых переходов путем изучения влияния циклического (до 80 кЭ) и импульсного (до 500 кЭ) магнитного поля на магнитные и магнитокалорические свойства материалов и на стабильность теплофизических свойств. При решении поставленных в проекте задач будут использованы оригинальные методы прямых исследований магнитокалорических свойств в циклических магнитных полях, которые позволяют исследовать временную и частотную зависимость МКЭ, магнитострикции, намагниченности в сильных магнитных полях (до 80 кЭ с частотой до 0.8 Гц и в полях 6.2 и 12 кЭ с частотой до 30 Гц). Экспериментальные исследования будут сопровождаться теоретическим анализом, который будет включать в себя последовательные этапы расчетов при нулевой температуре с помощью первопринципных методов и при конечных температурах с помощью модельных гамильтонианов и метода Монте-Карло. Первопринципные расчеты будут выполнены с помощью известных и хорошо апробированных пакетов VASP и SPR- KKR, в основе которых заложена теория функционала плотности. К примеру, рассматриваемые в данном проекте материалы являются одними из перспективных материалов для магнитного охлаждения. Тем не менее, температурная стабильность теплофизических параметров и стабильность МКЭ в циклических магнитных полях (> 1 Гц) практически не изучены. Поэтому эти экспериментальные исследования, сопровождаемые теоретическим и численным анализом важны для выявления динамики процесса фазового превращения, и будут способствовать ускорению развития технологии магнитного охлаждения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гамзатов А.Г., Соколовский В.В., Батдалов А.Б., Алиев А.М., Kim D.-H., Yen N.H., Dan N.H., Yu S.-C. Магнитокалорические свойства ленточного образца сплава Гейслера Ni45Co5Mn31Al19: экспериментальные и теоретические исследования Физика твердого тела, 12, том. 64, 2100-2105 (год публикации - 2022)

2. А.Г. Гамзатов, А.Б. Батдалов, Ш.К. Хизриев, А.М. Мухучев, А.М. Алиев, A.G. Varzaneh, P. Kameli, I.A. Sarsari, S.Jannati Теплоемкость, теплопроводность и магнитокалорический эффект в сплаве Гейслера Ni47Mn40Sn13 Физика твердого тела, 12, 46, 2094-2099 (год публикации - 2022)
10.21883/FTT.2022.12.53714.487

3. А.Г. Гамзатов, А.М. Алиев Температурно-частотные зависимости магнитокалорического эффекта вблизи Тс в сплавах Ni50Mn28Ga22-x(Cu, Zn)x XXII Всероссийская школа - семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-22) памяти М.И. Куркина, стр.91 (год публикации - 2022)

4. А.Г. Гамзатов, А.М. Алиев, Ш.К. Хизриев, A.G. Varzaneh, P. Kameli, I. A. Sarsari Study of Influence of the frequency of a cyclic magnetic field on the magnetocaloric effect in Heusler alloys: role of microstructure and phase inhomogeneities Book of abstract 12th European Symposium on Martensitic Transformations (ESOMAT), Том.1, стр.494 (год публикации - 2022)

5. А.Т. Кадырбардеев, А.Г. Гамзатов, А.М. Алиев, В.В. Соколовский Магнитные и магнитокалорические свойства ленточного образца сплава Гейслера Ni45Co5Mn31Al19: экспериментальные и теоретические исследования Тезисы докладов XXII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куงкина (СПФКС–22), стр.99 (год публикации - 2022)

6. А.М. Алиев Магнитокалорический эффект в переменных магнитных полях Тезисы докладов XXII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куงкина (СПФКС–22), стр.61 (год публикации - 2022)

7. А. М. Алиев, А. Г. Гамзатов Магнитокалорический эффект в сплавах Гейслера Ni-Mn-In в циклических магнитных полях Сборник тезисов 3-го Международного научного семинара "ДНИ КАЛОРИКИ В КОРОЛЕВЕ: функциональные материалы и их приложения", стр.5-6 (год публикации - 2022)

8. А. Б. Батдалов, А. Г. Гамзатов, А. М. Алиев, И. К. Камилов Магнитотепловые свойства сплава Ni47Mn40Sn13 Сборник тезисов 3-го Международного научного семинара "ДНИ КАЛОРИКИ В КОРОЛЕВЕ: функциональные материалы и их приложения", стр.9-11 (год публикации - 2022)

9. А. Г. Гамзатов, Ш. К. Хизриев, А. Б. Батдалов, А. М. Алиев Прямые измерения магнитокалорического эффекта сплава Ni47Mn40Sn13 в циклических магнитных полях Сборник тезисов 3-го Международного научного семинара "ДНИ КАЛОРИКИ В КОРОЛЕВЕ: функциональные материалы и их приложения", стр.38-40 (год публикации - 2022)

10. А. Г. Гамзатов, А. М. Алиев Влияние частоты циклического магнитного поля на величину магнитокалорического эффекта: роль микроструктуры и фазовых неоднородностей Сборник тезисов 3-го Международного научного семинара "ДНИ КАЛОРИКИ В КОРОЛЕВЕ: функциональные материалы и их приложения", стр.75-76 (год публикации - 2022)

11. А.Г. Гамзатов, А.М. Алиев, А.П. Каманцев, Ю.С. Кошкидько, Э.О. Быков ДИНАМИКА МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В СПЛАВАХ ГЕЙСЛЕРА В ЦИКЛИЧЕСКИХ (ДО 80 КЭ) И В ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ (ДО 500 КЭ) Сборник тезисов-XXI Всероссийской конференции «Проблемы физики твердого тела и высоких давлений», стр.49-50 (год публикации - 2022)

12. А.М. Алиев, А.Г. Гамзатов ОБ ОСОБЕННОСТЯХ МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА Ni-Mn-In В ЦИКЛИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ Сборник тезисов-XXI Всероссийской конференции «Проблемы физики твердого тела и высоких давлений» (2022 г.), стр.18 (год публикации - 2022)

13. А.Г. Гамзатов, А.М. Алиев, Ш.К. Хизриев, A.G. Varzaneh, P. Kameli, I.A. Sarsari NATURE OF THE FREQUENCY DEPENDENCE OF THE MAGNETOCALORIC EFFECT IN Ni50Mn28Ga22-x(Cu, Zn)x (x = 0, 1.5) ALLOYS BOOK OF ABSTRACTS V. I, VIII Euro-Asian Symposium «Trends in MAGnetism», BOOK OF ABSTRACTS V.I, стр.494 (год публикации - 2022)

14. А.М. Алиев, А.Г. Гамзатов, Л.Н. Ханов MAGNETOCALORIC EFFECT IN HEUSLER ALLOYS IN THE REGION OF MARTENSITIC TRANSITIONS UNDER CYCLIC MAGNETIC FIELDS BOOK OF ABSTRACTS V. I, VIII Euro-Asian Symposium «Trends in MAGnetism», стр.516, V.1 (год публикации - 2022)

15. А.Г. Гамзатов, А.Б. Батдалов, Ш.К. Хизриев, А.М. Алиев, А.Г. Варженех, П. Камели The nature of the frequency dependence of the adiabatic temperature change in Ni50Mn28Ga22-x(Cu, Zn)x Heusler alloys in cyclic magnetic fields Journal of Alloys and Compounds, 965, 171451(1)-171451(7) (год публикации - 2023)
10.1016/j.jallcom.2023.171451

16. А.Г. Гамзатов, А.Б. Батдалов, Ш.К. Хизриев, А.М. Алиев, А.Г. Варженех, П. Камели High frequency dependence of the magnetocaloric effect in the Ni47Mn40Sn13 alloy: direct measurement Journal of Materials Science, 58, С. 8503–8514 (год публикации - 2023)
10.1007/s10853-023-08520-5

17. А. Г. Гамзатов, А. М. Алиев, А. Г. Варзане, П. Камели, И. А. Сарсари Temperature–Frequency Dependence of the Magnetocaloric Effect Near the TC in the Ni50Mn28Ga22 Alloy in Cyclic Magnetic Fields Shape Memory and Superelasticity, 9, P. 402–407 (год публикации - 2023)
10.1007/s40830-023-00453-x

18. А. П. Каманцев, Ю. С. Кошкидко, Е. О. Быков, Т. Готшалл, А. Г. Гамзатов, А. М. Алиев, А. Г. Варзане, П. Камели Giant irreversibility of the inverse magnetocaloric effect in the Ni47Mn40Sn12.5Cu0.5 Heusler alloy Applied Physics Letters, 123, 202405 (год публикации - 2023)
10.1063/5.0176772

19. Ханов Л.Н., Алиев А.М., Маширов А.В. Влияние долговременного воздействия циклических полей на магнитокалорические свойства сплава Гейслера Ni43.18Mn45.15In11.67 Физика твёрдого тела, том 65, вып. 9, с.1560 (год публикации - 2023)
10.21883/FTT.2023.09.56253.161

20. К. Р. Ерагер, В. В. Соколовский, В. Д. Бучельников, А. Г. Гамзатов, А. М. Алиев ФАЗОВАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА Ni–(Co)–Mn–Z (Z = Ga, In, Sb, Sn) Физика металлов и металловедение, Т.124, В.11, с. 1137–1144 (год публикации - 2023)
10.31857/S0015323023601186

21. А. Т. Кадырбардеев, А. Г. Гамзатов, А. М. Алиев, А. Б. Батдалов Магнитокалорический эффект ленточного образца сплава Гейслера Ni45Co5Mn31Al19 в циклических магнитных полях Сборник тезисов 3-го Международного научного семинара "ДНИ КАЛОРИКИ В КОРОЛЕВЕ: функциональные материалы и их приложения", стр.18-20 (год публикации - 2022)

22. В. В. Соколовский, В. Д. Бучельников ВЛИЯНИЕ ЧАСТИЧНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ Ga НА СТРУКТУРНЫЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА Ni–Mn–Ga Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 11, стр. 1108-1116 (год публикации - 2023)
10.31857/S0015323023601150

23. А.Г. Гамзатов, А. Т. Кадырбардеев А. Б. Батдалов, А.М. Алиев, T. D. Thanh, D. C. Linh, and N. T. V. Chinh ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ЦИКЛИЧЕСКОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ВЕЛИЧИНУ АДИАБАТИЧЕСКОГО ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В МАНГАНИТЕ Pr0.7Sr0.2Ca0.1MnO3 Physics of Metals and Metallography, 2024, Vol. 125, No. 14 (год публикации - 2024)

24. А.Г. Гамзатов, А.Т. Кадырбардеев, А.М. Алиев, N.H. Yen and N.H. Dan ВЛИЯНИЕ ЦИКЛИЧЕСКОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРЯМОЙ И ОБРАТНЫЙ МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТЫ ЛЕНТОЧНОГО ОБРАЗЦА СПЛАВА ГЕЙСЛЕРА Ni44Co6Mn32Al18 Physics of Metals and Metallography, 2024, Vol. 125, No. 14 (год публикации - 2024)

25. А. Алиев, А. Гамзатов, З. Алисултанов Phase shift in AC magnetocaloric effect measurements as an indicator of the order of magnetic phase transitions Physical Review B, Phys Rev B 110, L060402 (2024) (год публикации - 2024)
10.1103/PhysRevB.110.L060402

26. И.И. Мусабиров, Р.Ю. Гайфуллин, А.Б. Гаджиев, А.М. Алиев, Э.Т. Дильмиева, С. Крамер, Ю. С. Кошкидько Influence of multiaxial isothermal forging on magnetocaloric effect and magnetostructural transition in Ni-Mn-Ga-Si alloy Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 594, 171892 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jmmm.2024.171892

27. А.Г. Гамзатов, А.Б. Батдалов, А.М. Алиев Коллапс обратного магнитокалорического эффекта в сплаве Ni47Mn40Sn13 в циклических магнитных полях Физика металлов и металловедение, Vol. 125, No. 12 (год публикации - 2024)

28. А.Г. Гамзатов, А.Б. Бадалов, В.В. Соколовский, А.М. Алиев, Л.Н. Ханов, А.А. Мухучев, К.Р. Ерагер, В.Д. Бучельников, А.Г. Варзанех, П. Камели, В.В. Ховайло Kinetic and thermophysical properties of Ni47Mn40Sn13 alloy: Insights from experiment and ab initio study Journal of Alloys and Compounds , 1008, 176748 (2024) (год публикации - 2024)
10.1016/j.jallcom.2024.176748

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках выполнения третьего этапа проекта проведены экспериментальные и теоретические исследования магнитных, теплофизических и магнитокалорических свойств объемных Ni-Mn-(Ga,Sn,In) и ленточных Ni50-xCoxMn50-yAly образцов сплавов Гейслера. Проведены прямые измерения адиабатического изменения температуры (∆Тad) в сплавах Гейслера классическим экстракционным методом в постоянных магнитных полях до 8 Тл и в импульсных магнитных полях до 50 Тл, а также в циклических магнитных полях 0.6, 1.2, 1.8 и 8 Тл. Показано, что в сплаве Ni47Mn40Sn13 величина обратного МКЭ в циклическом магнитном поле зависит от скорости температурного сканирования. Увеличение частоты циклического магнитного поля от 1 до 30 Гц в поле 1.2 Тл приводит к уменьшению величины прямого эффекта более чем в 2 раза. Вблизи МСФП при частотах f > 1 Гц наблюдается полное исчезновение - «коллапс» обратного магнитокалорического эффекта, при этом величина ∆Т при разовом включении магнитного поля равна -0.49 К. Зависимость величины обратного эффекта от скорости температурного сканирования наряду с сильной частотной зависимостью является как следствием проявления необратимости магнитоструктурного фазового перехода из-за гистерезиса, так и наличием фазовых неоднородностей, которые влияют на кинетику фазового перехода. В сплаве Ni47Mn40Sn12Cu1 в циклических магнитных полях 1.8, 4 и 8 Тл обнаружен прямой (вблизи Тс) и обратный МКЭ (при Т=280 К). Проведены исследования влияния циклического магнитного поля на величину и на стабильность обратного эффекта. Обнаружен кроссовер прямой-обратный МКЭ при циклическом приложении магнитного поля (1.8, 4 и 8 Тл). То есть при первом приложении магнитного поля наблюдается обратный эффект, который постепенно трансформируется в относительно небольшой прямой эффект. Показано, что необходимое количество циклов для наблюдения кроссовера прямой-обратный МКЭ зависит, как от скорости развертки магнитного поля, так и от близости измеряемой температуры к температуре начала аустенита. Магнитополевые зависимости ΔT(Н) в сплаве Ni47Mn40Sn12Cu1 вблизи температуры начала аустенита в зависимости от скорости температурного сканирования (15 К/мин и 1.5 К/мин), показывают эффект аналогичный эффекту кинетического ареста. Увеличение скорости охлаждения и нагрева (в отсутствии магнитного поля) образца привело к тому, что имеющийся на первом цикле отрицательный ΔT-эффект (около -4.3 К), при 280 К и 284 К, полностью исчезает и даже становится положительным ближе к 4 Тл, так ΔT первого цикла для 280 К становится +0.05 К, а для 284 К – +0.21 К. Высокая скорость охлаждения образца скорее всего ведет к тому что, даже при температурах ниже мартенсит финиш остается некоторая доля аустенита, которая при быстром нагреве сохраняется. Это означает что, мы имеем гораздо больше аустенитной фазы при первом цикле приложения магнитного поля, которая компенсирует отрицательный ΔT от уже меньшего количества мартенсита. Таким образом обнаружено, что увеличение скорости нагрева/охлаждения состава Ni47Mn40Sn12Cu1 ведет к подавлению отрицательного ΔT для первого цикла приложения магнитного поля вблизи мартенситного перехода. В сплаве Гейслера Ni2Mn0.69GaCu0.31 прямым методом исследован МКЭ в импульсных магнитных полях до 50 Тл с различной скоростью развертки магнитного поля. В результате проведенных экспериментов в области магнитоструктурного фазового перехода было обнаружено увеличение ширины полевой зависимости адиабатического изменения температуры с увеличением скорости развертки магнитного поля. Увеличение ширины гистерезиса ΔT связано с образованием зародышей новой фазы (мартенсита). Увеличение магнитного поля индуцирует появление зародышей новой фазы (мартенсита), а также увеличение объема новой фазы (мартенсита) с возрастанием величины магнитного поля. В случае скоростей до 6000 Тл/с, скорость развертки магнитного поля практически не влияет на зарождение новой фазы. Увеличение скорости развертки поля до 10000 Тл/c приводит к задержке формирования зародышей новой фазы, что в нашем случае проявляется в уширении гистерезиса ΔT. В данном случае движения границы новой фазы значительно превышает скорость формирования зародышей мартенсита. Поэтому в данном случае при обсуждении динамики формирования новой фазы скоростью движения границы мартенсита можно пренебречь. Результаты прямых измерений МКЭ и сдвига фаз для сплава Гейслера Ni49.3Mn40.4In10.3 показали, что фазовый сдвиг между приложенным слабым переменным магнитным полем и температурным откликом материала вблизи температуры фазового перехода существенно зависит от рода фазового перехода. А именно, при фазовом переходе второго рода фазовый сдвиг не зависит от величины магнитного поля, тогда как при фазовом переходе первого рода он существенно зависит от напряженности поля. В рамках теоретической части выполнения проекта установлены энергетически выгодные расположения избыточных атомов Mn в подрешетках Ni, Sn среди 20-ти возможных уникальных конфигураций в кубической структуре соединения Ni15Mn13Sn4 (Ni46.875Mn40.625Sn12.5). Выгодное упорядочение также сохраняется и в тетрагональной структуре L1_0 (с/а = 1.36). Более того структура L1_0 характеризуется ферримагнитным упорядочением (ФиМ-3) и является энергетически предпочтительней кубической L2_1 структуре с ФиМ-1 упорядочением на ~36 мэВ/атом, что говорит о возможности структурного перехода при конечных температурах. Общий профиль плотностей электронных состояний (DOS) структуры L2_1 демонстрирует большую степень заселенности в канале спин вверх валентной зоны по сравнению со структурой L1_0, тогда как для канала спин вниз значения DOS структур L21 и L10 близки друг к другу как в валентной зоне, так и в зоне проводимости. Для обеих структур преимущественный вклад в DOS в валентной зоне формируют d-орбитали Mn и Ni, в то время как для зоны проводимости характерен вклад лишь d-орбиталей Mn. Расчеты коэффициента Зеебека S от изменения химического потенциала μ (концентрации легирующих носителей заряда - электронов) показывают осциллирующее и меняющее знак поведение S. Напротив, поведение концентрации носителей заряда можно описать почти линейной функцией изменения μ. Отметим, что эксперимент дает S < 0 при температуре мартенситного перехода. Наилучшее соответствие между рассчитанными и экспериментально наблюдаемыми значениями S мы обнаружили при Δμ ≈ 0,603 и 0,651 эВ для мартенсита и аустенита соответственно. Для этих значений Δμ коэффициент S составляет ≈ - 5.99 и - 6.04 мкВ/К. Получены температурные зависимости электронной и решеточной теплопроводности для каждой из фаз. Изменение электронной и фононной теплопроводности между аустенитом и мартенситом при температуре 210 К составляет ≈2.46 и 2.17 Вт/мК. Согласно эксперименту, эти значения равны ≈2.6 и 1.6 Вт/мК. В целом, можно видеть хорошее согласие между теоретическими и экспериментальными данными.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Полученные в рамках выполнения проекта научные исследования имеют высокую практическую перспективу и способствуют развитию технологии магнитного охлаждения. В частности, исследование магнитокалорического эффекта в циклических магнитных полях (максимально приближенных к реальным рабочим условиям магнитных охлаждающих устройств) позволяет найти оптимальные условия повышения циклической стабильности исследуемых эффектов. В проекте предложена идея использовать гигантскую необратимость магнитокалорического эффекта в сплавах Гейслера в технологии магнитного охлаждения. В частности, предложен метод, который 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. Полученные данные будут полезны при разработке гибридных систем охлаждения, например бытовых холодильников.