基于磁热效应(MCE)的固态制冷技术因其环保节能等优点,正在迅速发展成为传统气体压缩制冷的潜在替代品。磁制冷的应用关键取决于所使用的材料,需要在较宽的制冷温度范围内具有大型MCE,Gd5(Si,Ge)4化合物的发现极大地刺激了一级相变材料的发展,使其获得了较大的熵变。过去二十年,一级相变材料如La(Fe, Si)13,MnFeP1-xAsx和Heusler合金,已被广泛研究作为磁制冷的候选材料。特别是对具有一级马氏体相变(MTs)的全d区金属Heusler合金Ni50Mn50-yTiy和Ni50-xCoxMn50-yTiy已经进行了广泛的研究,它们具有优异的机械稳定性和大的热效应。这些类型的Heusler合金易于加工成所需形状以提高热交换能力,使其成为理想的固态制冷剂。
然而,与一级相变材料的固有特性相关的低可逆性和较窄的温度跨度也存在于全d区金属Heusler合金中,这是其在制冷领域商业化的长期障碍。一级相变材料中MCE的可逆性很大程度上取决于热滞宽度。因此,迫切需要寻求一种有效的解决方案来减少滞后损失。已有研究表明通过快速凝固制备的Ni50-xCoxMn5-yTiy薄带可以增强MCE。因此,有必要找到调节Ni50-xCoxMn50-yTiy的滞后损耗的方法。
北京科技大学的研究人员通过将Ni37.5Co12.5Mn35Ti15薄带与铁电型Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3(PMN-PT)衬底相结合,提出了通过应变介导的磁电耦合解决上述可逆性差的问题。在磁场和电场的耦合作用下,复合材料在室温附近的可逆MCE可以有效增强,还可以扩大可逆制冷温度范围,增加可逆制冷剂容量。相关论文以题为“Electric field control of the reversible magnetocaloric effect in strain-mediated Ni37.5Co12.5Mn35Ti15/PMN-PT composite”发表在Scripta Materialia期刊。