共价键调控实现高效磁制冷
材料科学
2025-10-07 v2
摘要
磁制冷利用物质在磁场中暴露时的温度变化，为传统蒸汽压缩制冷系统提供了一种节能且气候友好的替代方案，其全球变暖潜能值显著降低。如果磁热材料中由磁滞引起的不可逆损失能够被最小化，这项技术的进步将得以加速。尽管在单胞层面调控晶格常数已付出广泛努力，但减轻磁滞往往会损害制冷性能。在此，我们通过在Gd5Ge4化合物的单胞内形成Sn(Ge)3/Sn(Ge)3键来应对这一持久挑战。我们的方法实现了一种能量上有利的相变，从而消除了热磁滞。因此，我们在Gd5Sn2Ge2化合物中实现了两个关键磁热优值的协同提升：更大的磁熵变和可逆绝热温变的两倍增加（从3.8 K增至8 K）。这种协同效应可以扩展到很宽的温度范围。这项研究展示了在掌握磁滞方面的一种范式转变，以同时实现卓越的磁热指标，并为追求可持续能源解决方案的长期探索中的气体液化应用开辟了有前景的途径。
引用
@article{arxiv.2509.01047,
title = {Control of Covalent Bond Enables Efficient Magnetic Cooling},
author = {Xin Tang and Yoshio Miura and Noriki Terada and Enda Xiao and Shintaro Kobayashi and Allan Doring and Terumasa Tadano and Andres Martin-Cid and Takuo Ohkochi and Shogo Kawaguchi and Yoshitaka Matsushita and Tadakatsu Ohkubo and Tetsuya Nakamura and Konstantin Skokov and Oliver Gutfleisch and Kazuhiro Hono and Hossein Sepehri-Amin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.01047},
year = {2025}
}