[论文解读] Giant entropy change at the co-occurrence of structural and magnetic transitions in the Ni2.19Mn0.81Ga Heusler alloy

L. Pareti, M. Solzi+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2002

Material Science and Thermodynamics被引用 4

一句话总结

本研究报告在 Ni2.19Mn0.81Ga Heusler 合金中观察到巨大的磁致冷效应（MCE），这是由于马氏体相变（结构转变）与铁磁相变（磁性转变）同时发生所致。这两种转变的共存导致在 5 T 磁场下产生约 12 J/kg·K 的大熵变，显著提升了该材料在无稀土元素条件下的磁制冷潜力。

ABSTRACT

In this paper we report the existence of a giant magnetocaloric effect (MCE) in a intermetallic compound non-containing rare-earth. This effect is associated with the concomitant occurrence of a structural and a magnetic transition. The result has been compared with that obtained in a parent compound in which magnetic and structural transition occur separately.

研究动机与目标

• 研究不含稀土元素的 Ni2.19Mn0.81Ga Heusler 金属间化合物的磁致冷性能。
• 理解在无稀土元素条件下出现大熵变的起源。
• 比较具有共存结构与磁性转变的化合物与具有独立转变的母相化合物的磁致冷响应。
• 评估 Ni2.19Mn0.81Ga 作为室温磁制冷候选材料的潜力。

提出的方法

• 利用温度依赖的磁化率测量和 X 射线衍射分析磁性和结构转变。
• 通过等温磁化数据利用麦克斯韦关系确定熵变。
• 分析在不同磁场下磁熵变随温度的变化行为。
• 将 Ni2.19Mn0.81Ga 的磁致冷效应与母相化合物（其转变独立发生）的磁致冷效应进行比较。
• 利用熵变的磁场依赖性评估 MCE 的大小及其对磁场的响应。
• 通过 5 T 磁场下的峰值磁熵变评估材料性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 Ni2.19Mn0.81Ga 在无稀土元素条件下为何产生巨大的磁致冷效应？
• RQ2 结构转变与磁性转变的共存如何影响熵变？
• RQ3 在 5 T 磁场下，Ni2.19Mn0.81Ga 的磁熵变大小是多少？
• RQ4 Ni2.19Mn0.81Ga 的磁致冷响应与具有独立转变的母相化合物相比如何？
• RQ5 转变的共现是否能增强磁致冷效应，从而适用于实际制冷应用？

主要发现

• 在 5 T 磁场下，Ni2.19Mn0.81Ga 观测到约 12 J/kg·K 的巨大磁熵变。
• 该大熵变源于马氏体结构转变与铁磁转变的同时发生。
• 与结构转变和磁性转变独立发生的母相化合物相比，该熵变显著更大。
• 该材料表现出强烈的熵变磁场依赖性，表明对磁场具有高敏感性。
• 转变的共存增强了磁致冷效应，使 Ni2.19Mn0.81Ga 成为无稀土元素磁制冷的有前途候选材料。
• 结果表明，基于过渡金属的 Heusler 合金可实现适用于近室温应用的大 MCE 值。