多铁性 TbMn2O5 单晶中的常规与旋转磁热效应
材料科学
2016-10-10 v1
摘要
固态制冷剂因其在高效绿色冷却装置中日益增长的应用潜力而引起了全球范围内的兴趣。通过利用可变外部场操控其自由度（如磁化强度、电极化和体积），可以获得卡效应(caloric effects)。在常规磁热制冷系统中，磁热效应是通过将活性材料移入和移出磁场源来利用的。本文中，我们证明只需在多铁性 TbMn2O5 单晶的 b 轴周围、在施加于 ac 平面内的相对较低恒定磁场中旋转该单晶，即可产生巨大且可逆的磁热效应。对于沿易轴 a 施加的磁场，我们报告在约 10 K 下、5 T 磁场变化中熵变为 12.25 J/kg K，这比沿难轴 c 施加磁场时找到的值大 100 倍。当 TbMn2O5 在磁场保持于 ac 平面内的情况下旋转时，相关的绝热温度变化在 2 T 和 5 T 下分别达到 8 K 和 14 K 的最小值。TbMn2O5 中这种巨大的旋转磁热效应是由熵变的巨大各向异性、在相对适中磁场下磁化强度的增强以及较低的比热大小所导致的。另一方面，相干旋转模型的应用表明，TbMn2O5 所展现的旋转磁热效应并非直接起源于磁晶各向异性。我们的结果应启发并为面向低温和空间应用的紧凑、高效和嵌入式磁热器件的实现开辟新途径。其 2 至 30 K 的潜在工作温度范围使其成为液氢的理想候选者。
引用
@article{arxiv.1608.02669,
title = {On the conventional and rotating magnetocaloric effects in multiferroic TbMn2O5 single crystals},
author = {M. Balli and S. Jandl and P. Fournier and D. Z. Dimitrov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.02669},
year = {2016}
}
备注
The short version of this paper is published in Applied Physics Letters [Appl. Phys. Lett. 108, 102401 (2016)]