磁热效应演示实验

简述了磁热效应的原理及磁致冷技术的发展现状.使用纳米磁流体为工作物质设计了室温磁热效应演示实验,通过灵敏电流计光标的偏转角度显示温度的变化.     

磁热效应材料的研究进展

磁制冷技术的发展取决于具有大磁热效应磁制冷材料的研发进展.经过长期的工作积累,特别是近20年来的努力,许多新型磁制冷材料的探索和研究极大地促进了磁制冷技术的进步.本文介绍了磁热效应的基本原理和磁制冷研究的发展历史,系统综述了低温区和室温区具有大磁热效应的磁制冷材料的研究进展,重点介绍了一些受到较为关注的磁热效应材料的最新研究成果.低温区磁制冷材料主要包括具有低温相变的二元稀土基金属间化合物(RGa,RNi,RZn,RSi,R_3Co以及R_(12)Co_7)、稀土-过渡金属-主族金属三元化合物(RTSi,RTAl,RT_2Si_2,RCo_2B_2,RCo_3B_2)以及四元化合物RT_2B_2C等,其中R代表稀土元素,T代表过渡金属.这些材料一般都具有二级相变,具有良好的热、磁可逆性,也因其合金属性具有良好的导热性.室温区磁制冷材料主要包括Gd-Si-Ge,La-Fe-Si,Mn As基,Mn基Husler合金,Mn基反钙钛矿,Mn-Co-Ge,Fe-Rh以及钙钛矿氧化物等系列.这些材料一般都具有一级相变,多数在室温具有巨大的磁热效应而受到国内外的极大关注.其中,La-Fe-Si系列是国际上普遍认为具有重要应用前景的磁制冷工质之一,也是我国具有自主知识产权的材料.本文还对磁制冷材料的发展方向进行了展望.     

La_(2/3/)Sr_(1/3)MnO_3单晶的低场磁热效应

本文对La2/3Sr1/3MnO3单晶中b和a(c)轴方向的磁热效应进行了研究,由于晶体的磁晶各向异性,磁热效应表现出一定的各向异性.通过不同温度下的等温起始磁化曲线的实验分析表明,在外加场为10kOe的情况下,b和a(c)轴方向的磁熵变-ΔSM(H)在370K达到最大值,分别为1.942Jkg-1K-1和1.873Jkg-1K-1.低场下较大的磁熵变是由于磁化强度随外场迅速变化以及自旋-晶格的耦合造成的.La2/3Sr1/3MnO3单晶在低场下表现出相对较大的磁热效应,表明其在磁制冷方面有一定的潜在应用价值.     

磁热效应演示装置的设计与制作

介绍了磁热效应演示装置的工作原理及设计方案,将磁热材料Mn1.28Fe0.67P0.48Si0.54作为磁工质对样机进行测试,实验结果与文献值相比基本一致.通过重复测试验证了演示仪的可靠性.该装置因其结构简单、便于操作、测量用时短、成本低廉等优点,为磁热效应的研究提供了补充测量手段.     

非晶合金的磁热效应及磁蓄冷性能

非晶合金的功能物性开发是突破非晶合金应用瓶颈的关键点之一.磁相变是非晶合金的一个重要特征.利用非晶合金的磁相变所带来的独特效应,可以将其应用于制冷领域.一方面非晶合金的磁热效应可以作为磁制冷材料应用于磁制冷机,另一方面非晶合金的比热突变可以作为磁蓄冷材料应用于低温制冷机.本文就非晶合金的磁热效应和磁蓄冷性能的原理、特征及其应用前景进行了详细介绍.     

在室温磁制冷中铁磁体作为工作物质的可能性

在室温磁制冷中铁磁体是合适的工作物质．铁磁体内部存在的交换相互作用，使我们能够以较低的外场达到排出磁熵的目的．同时，铁磁体磁热过程本身的可逆性，使我们有可能用它构成高效的磁制冷机．本文从铁磁体磁热效应的基本实验事实出发，讨论磁制冷机工作物质选择的判据，强调真实磁化过程在制冷应用中的意义，利用分子场近似给出对材料选取有用的公式，通过对比指出，Ｆｅ基合金具有很好的应用前景．     

钆硅锗确有巨磁热效应

室温磁制冷在近几年取得重要进展,尤其是造出了高性能的样机和发现了巨磁热材料,但近来因为巨磁熵变发生在一级相变点,在磁熵变的计算上国际诸研究小组出现了分歧,本文对此进行了详细的讨论,给出了统一的处理方法,结果表明钆硅锗的确具有巨磁热效应。     

相变调控、磁热效应和反常热膨胀

相变作为广泛存在于自然界中的一种现象很早就受到了广泛的关注,并且已经被应用于相变制冷、相变存储、相变储能和负热膨胀等领域中.基于磁热、电热和机械热效应不断发展起来的固态制冷技术具有环保、高效、低噪声和易小型化等优点,被视为替代汽压缩制冷的新型制冷技术.其中,磁热效应是研究历史最悠久的一种.然而,单磁场驱动磁热效应的诸多不足限制了其固态制冷应用,如热效应幅度不够高、滞后损耗大、制冷温跨窄等,因此多场调控和多卡效应应运而生.本文主要介绍笔者团队近期开展的多场调控磁热效应、以及磁热材料的反常热膨胀行为的研究.     

一级磁结构相变材料Mn0.6Fe0.4NiSi0.5Ge0.5和Ni50Mn34Co2Sn14的磁热效应与磁场的线性相关性

磁熵变（△S_M）与磁场（μ₀H）的相关性已在很多二级相变材料中被研究并报道，但一级相变材料的磁热效应与磁场相关性还少有报道.本文在具有一级磁结构相变的Mn_0.6Fe_0.4NiSi_0.5Ge_0.5材料中研究发现△S_M与μ₀H存在线性相关性，并通过麦克斯韦关系式的数值分析详细讨论了这一线性相关性的来源.同时，进一步发现在低磁场时，△S_M近似正比于μ₀H的平方.该线性相关性同样在一级磁结构相变Ni₅₀Mn₃₄Co₂Sn₁₄材料中得到了印证.但由于一级磁弹相变LaFe_11.7Si_1.3材料相变温度具有更强的磁场依赖性，不具有△S_M的线性相关性，因此，本研究表明，当磁结构相变材料的相变温度具有弱磁场依赖性时，△S_M与μ₀H具有线性相关性.进而，在磁场未达到相变饱和磁场以下，利用△S_M与μ₀H的线性相关性可以有效推测更高磁场下的△S_M.     

哈斯勒合金Ni50Mn35In15的马氏体相变及其磁热效应

利用电弧炉熔炼了Ni₅₀Mn₃₅In₁₅多晶样品，根据磁性测量对其马氏体相变和磁热效应进行了系统研究.结果表明，随着温度的降低，样品在室温附近先后发生了二级磁相变与一级结构相变特征的马氏体相变，导致它的磁化强度产生突变. 同时通过低温下的磁滞回线的测量发现样品存在交换偏置行为，表明低温下马氏体相中铁磁和反铁磁共存. 此外，根据Maxwell方程，计算了样品在马氏体相变温度附近的磁熵变，当温度为309K，磁场改变5 T时，样品的磁熵变可达22.3J/kgK. 关键词： 哈斯勒合金 50Mn₃₅In₁₅')" href="#">Ni₅₀Mn₃₅In₁₅ 马氏体相变 磁热效应     

活体23Na NMR及在生物医学中的应用

胞内Na⁺浓度和跨膜梯度的维系对于保持组织细胞的正常生理状态具有重要的作用.本文详细介绍了生物组织细胞内Na⁺测定的²³Na NMR方法,并讨论了²³Na NMR在生理病理学研究和疾病诊断等生物医学领域内的应用。     

MgB2超导体掺Au的研究

分析不同烧结温度及时间和不同掺金量的名义组分为Mg1-xAuxB2样品的X射线衍射图后发现，很难得到单相的Mg1-xAuxB2样品，名义组分为Mg1-xAuxB2（x=1/16,2/16,0.146)的样品都是多相混合物，X射线衍射图显示主要是Au和Mg的化合物，样品的起始超导转变温度仍然由MgB2决定。     

玉米胚芽胚乳中油水动态行为的NMR研究

应用核磁共振时域二维弛豫相关谱分析的方法,对玉米胚芽的核磁共振弛豫特性进行了研究.对以下三种样品进行了测定:(1)胚芽不含油(用化学方法蒸馏出)但是含有不同百分含量的水;(2)胚芽不含水(真空蒸发)但是含有不同百分含量的油;(3)含有不同百分含量的水的胚乳水系统.研究表明随着水含量的增加水的纵向弛豫时间T₁减小,表明水与胚芽基质具有强烈的相互作用,而油的纵向弛豫时间T₁随着油含量的增加变化很小,表明油与胚芽基质之间没有大的相互作用,油几乎独立地处在胚芽中;对低水分(少于5%)玉米胚芽水系统,结果表明水是束缚于胚芽基质上,而油则是以油胞的形式存在于胚芽中.在玉米胚芽水系统中有两个T₁弛豫成分,长T₁弛豫成分从基质到水的交换率为57s^-1;从水到基质的交换率为113s^-1.短T₁成分从基质到水的交换率为245s^-1;从水到基质的交换率为821s^-1.在低水合状态下,胚乳水系统仅有一个T₁弛豫成分.胚乳到水的交换率高于37s^-1.     

C60与某些萘胺衍生物光诱导电子转移反应的ESR研究

在运用ESR方法对C₆₀与一系列萘胺化合物的光诱导电子转移反应过程的研究中发现,对于不同萘胺衍生物,其反应性随化合物分子结构的变化而改变.由于空间位阻作用和氮原子上的孤对电子与芳环的共轭作用,使得萘胺比脂肪胺较难给出电子,而连接两个芳基的N-苯基取代萘胺则更难给出电子.     

竹红菌乙素(HB)在C60与三乙胺分子间电子转移反应中的光催化作用

用ESR方法探讨了在C₆₀与三乙胺(Et₃ N)的分子间电子转移反应中竹红菌乙素(HB)的光催化作用.通过对Et₃N/C₆₀/HB电子转移反应体系及其中间体的研究得知:在HB存在的条件下,可通过光催化电子转移反应机理,实现室温下由Et₃N到基态C₆₀的分子间电子转移     

La2/3Ca1/3MnO3的巨磁熵效应

本文对超大磁阻材料Ｌａ２／３Ｃａ１／３ＭｎＯ３的巨磁熵效应进行了研究,通过测量不同磁场下的磁化－温度曲线,发现伴随铁磁－顺磁相变有一个大的磁熵变化,这个结果表明钙钛矿锰氧化物可以作为磁致冷技术中的工作物质。     

取向Pr2Fe14B与Nd2Fe14B多晶磁化曲线的计算

基于单离子晶场模型 ,提出了计算稀土 Fe(Co)金属间化合物取向多晶样品磁化曲线的方法 .用此方法计算了取向Pr2 Fe14 B和Nd2 Fe14 B多晶的高场磁化曲线 ,计算中使用了拟合化合物单晶磁化曲线得到的交换场与晶场参数 .计算曲线与实验曲线相符合 .     

CuGeO3晶体自旋-佩尔斯态的EPR

报道了CuGeO₃单晶在96GHz频率,1 4K温度下的电子顺磁共振(EPR)实验,测量了主轴g因子.导出了Cu²⁺离子在CuGeO₃自旋佩尔斯系统中的混合d轨道基态波函数.采用近似自洽场方法计算了CuGeO₃的主轴g因子.使实验结果得到了解释.     

苯及其取代物中孪位偶合常数2JCCH的最大键级杂化轨道研究

在前文工作的基础上,本文结合MNDO分子轨道方法和最大键级杂化轨道方法研究得到了计算苯及其取代物中孪位偶合常数²J_CCH的多元级性关系式.对31个苯及其取代物中孪位偶合常数进行计算的结果表明,计算值与实验值能够较好地吻合.这一研究再次验证了²J_CCH值主要是由成键原子的轨道杂化作用,键极性,键长和键角等结构因素所决定.     

二位快交换条件下的水合Fe3+配合物纵向弛豫速率的测定

通过对水与水合Fe³⁺配合物的二位快交换体系的纵向弛豫速率的测定,得出了在本实验条件下磁化效应与权重平均表达方式的相似性,进而得出了水合Fe³⁺配合物纵向弛豫速率.有助于研究水溶液中的离子配合物.