محققان چینی و آلمانی نوع جدیدی از نانوذرات مقاوم در برابر اکسیداسیون تولید کرده‌اند که تغییر آنتروپی برودتی بزرگی را نشان می‌دهند و می‌توان از آنها به‌عنوان ماده مغناطیسی سرماساز استفاده کرد. این نانوذرات(DyCo2)، برخلاف دیگر نانوذرات نیاز به کپسوله شدن ندارند. سرماسازهایی که از این نانومواد استفاده می‌کنند، با محیط زیست کاملاً سازگارند و از وسایل موجود که متکی بر یک سیکل بخارند کارامدتر هستند.
استفاده از نانوذرات مقاوم به اکسیداسیون در سرماسازها
|
محققان چینی و آلمانی نوع جدیدی از نانوذرات مقاوم در برابر اکسیداسیون تولید کرده‌اند که تغییر آنتروپی برودتی بزرگی را نشان می‌دهند و می‌توان از آنها به‌عنوان ماده مغناطیسی سرماساز استفاده کرد. این نانوذرات(DyCo2)، برخلاف دیگر نانوذرات نیاز به کپسوله شدن ندارند. سرماسازهایی که از این نانومواد استفاده می‌کنند، با محیط زیست کاملاً سازگارند و از وسایل موجود که متکی بر یک سیکل بخارند کارامدتر هستند. سرماسازی مغناطیسی، برخلاف سرماسازهای استفاده‌کننده از گاز فشرده، سازگار با محیط زیست است. این فناوری از مواد شیمیایی مضر و مخرب ازون، یا گازهای گلخانه‌ای (از قبیل هیدروفلئورکربن‌ها) استفاده نمی‌کند و بازده انرژی آن در مقایسه با بازده ۴۰ درصدی بهترین سرماسازهای گاز- فشرده، می‌تواند تا ۶۰ درصد برسد. مشکل این فناوری این است که بیشتر نانوذراتی که تاکنون مورد بررسی قرار گرفته‌اند، نیاز به کپسوله شدن در دیگر مواد دارند، زیرا با قرار گرفتن در معرض هوا، اکسید می‌شوند. این نانوماده جدید(DyCo2) که از سوی سانگ ما از دانشگاه سیاجِن در آلمان و همکارانش مورد مطالعه قرار گرفته‌است این مشکل را ندارد. این ماده ابرپارامغناطیس است و در یک میدان اعمال‌شده ۶ تسلا و در دمای ۵/۷ کلوین، یک تغییر انتروپی بزرگ JKg-1K-1 13.2 دارد. سانگ ما گفت:«این کار ممکن است، برای تهیه و بررسی دیگر نانوذرات فلزات انتقالی کمیاب خاکی که در برابر اکسیداسیون با تغییرات مغناطیسی- آنتروپی بزرگ مقاومند، انگیزه‌ای ایجاد کند.» تاکنون هیچ سرماساز مغناطیسی که در دمای محیط کار کند، تولید نشده‌است. در سرماسازی دما پایین(معمولاً در دماهای کمتر از ۲۰ درجه کلوین)، از نمک پارامغناطیسی Gd3Ga5O12 به‌طور تجاری استفاده می‌شود. نانوذرات مغناطیسی DyCo2 در این دما، تغییر آنتروپی بالاتری دارد، بنابراین ماده جایگزین احتمالی برای این نمک به شمار می‌روند. به گفته این محققان نانوذرات DyCo2 ممکن است برای سرد کردن در دماهای بالاتر از ۲/۴ درجه کلوین جایگزین هلیم نیز شوند. دمای ۲/۴ درجه کلوین، نقطه جوش هلیم است و در دماهای بالاتر از آن، هلیم توانایی خود را برای سرد کردن از دست می‌دهد. این گروه نانوذرات DyCo2 خود را با یک فرایند تخلیه– الکتریکی اصلاح‌شده تولید کردند. آنها از یک شمش آلیاژ Dy30Co70 به‌عنوان آند، و از یک سوزن تنگستنی به‌عنوان کاتد استفاده کردند. این گروه اکنون به دنبال بررسی دیگر نانوذرات مرکب هستند که در برابر اکسیداسیون فلز مقاوم باشد و در گستره‌های دمایی مختلف تغییرات آنتروپی بزرگی داشته باشد. نتایج این تحقیق در مجله Appl. Phys. Lett. منتشر شده‌است. |
