由 Gd 合金多微线组成的用于节能磁制冷的磁床前景

我们通过使用三种具有不同居里温度 ($T_C$) 的软铁磁 Gd-Al-Co 微线阵列，设计了一种具有理想台状磁热效应 (MCE) 的新型磁床结构。这三种微线的 $T_C$ 间隔约为 10 K，所设计的新结构命名为样品 A。该样品在 ~92 K 至 ~107 K 的高外加场变 ($\mu_0 \Delta H=5 T$) 范围内表现出平滑的台状磁熵变 ($\Delta S_M$)。在 $\mu_0 \Delta H=5 T$ 下，样品 A 的最大熵变 ($-\Delta S_M^{\rm max}$) 和制冷量 (RC) 计算为 ~9.42 Jkg$^{-1}$K$^{-1}$ 和 ~676 Jkg$^{-1}$。计算得出的 $-\Delta S_M(T)$ 曲线与相应的实验数据吻合良好，表明可以设计出具有理想磁热性质的微线阵列。模拟表明，所设计系统的 RC 值随着 $T_C$ 间隔的增加而增加。由于微线表面积增大而带来的台状 MCE 和增强的传热效率，使得这种新设计的磁床在节能磁制冷机中极具应用前景。