将磁制冷技术和传统的制冷技术相比较，磁致冷对臭氧层没有破坏作用，无温室效应，并且有噪音低，体积小、可靠性和效率高等优势，同时由于室温附近的磁致冷具有非常大的经济效益和社会影响，所以非常值得人们去研究，因此磁致冷备受世界各国科技界的关注，被视为未来新一代绿色环保型制冷技术。由于环境温度附近热容的显著增加，每个磁化-去磁化循环过程中磁工质的热传递必须相当的大，以确保优良的致冷效率。研究结果显示，大多数致冷材料的工作温度较低，不能直接应用，所以需要探索在环境温度附近具有大磁熵变的新材料。当温度接近室温的时候，由于温度高，晶格熵会增大，顺磁工质就已经不适和了，此时都会用铁磁工质。因此，稀土元素也顺应成为了首先研究的目标。论文网

第二节 磁制冷材料性能需要

磁制冷材料的磁制冷性能主要是看居里点、外加磁场、磁热效应以及磁比热。在居里点附近的磁化率会发生非常大的变化，而且我们可以知道居里点时的磁熵变是最大的，所以对于室温磁致冷来说，取居里点在室温附近是非常必要的，因为我们需要获得最大磁熵变。

对于室温磁制冷材料的研究中，低磁场下具有高磁热效应的磁工质材料是我们所需求的，并且它的居里点要接近室温，因为此时的磁熵变能够达到最大。当磁制冷材料产生磁热效应的所需要的外加磁场越低，这种技术的推广也就会越快，因为获得很大的磁场是花费比较高的。综合来说，试用的室温磁制冷材料工质需要具备以下几个条件：

1。 磁相变温度（居里点）在室温温度附近；2。具有大的总角动量量子数J和朗德因子数g（二者均与磁热效应有关）的铁磁性材料；3。比较高的德拜温度（德拜温度较高可以使晶格熵所占的比例减小）；4。磁滞损失较小；5。热导率高、比热小，用于保障工质有明显的温度变化并能快速进行热交换；6。电阻较高，用来减少涡流损失；7。加工性能比较好，价格便宜；8、所需外加磁场低。

第三节 室温磁致冷发展历史

1996 年的时候，美国宇航公司与美国国家能源部在依阿华大学所设的国家实验室合作，共同完成了世界上的第一台可以在室温附近工作的磁制冷冰箱样机，其样机如图1。1。在其中工质材料是稀土金属钆，磁场源选用的是超导磁体。但是因为钆的价格非常昂贵并且提纯相当困难，同时它的性能无法达到实际使用的要求，因此仅仅是作为一种探索性的材料存在于实验室当中。虽然磁制冷工质材料的最大等温磁熵变和绝热温变比较小，使用超导磁体可产生高的外加磁场，从而可以激发磁制冷工质产生高的磁热效应。但是当选用超导磁体产生磁场的时候，也存在很多的缺点，比如结构复杂、超导磁体价格昂贵，这些缺点的存在使磁制冷技术的商业化变得相当困难。

图1。1磁致冷样机图

随着时间不断推移，人们发现具有一级相变的 Gd5Si2Ge2 在 Tc=278K、0-5T 磁场条件下熵变是 18 J/(kg·K)，这个值显著大于相同条件下 Gd 的熵变(10 J/(kg·K))。Du 等发现 La1- xCaxMn O3(x=0。2)具有大熵变，在 230K、0-1。5T 磁场条件下熵变值是 5。5 J/( kg·K)。再随后，一些具有一级磁转变的新材料，如 La Fe13-xSix,Mn As1-xSbx和 Mn Fe-P0。45As0。55被陆续发现，它们的熵变在 18 到 30 J/(kg·K)之间。MnFeP1-xAsx系化合物的磁热效应较大,而且原材料，如Mn，来源广泛, 制备工艺简单，价格低廉 ,是作为室温磁制冷工质的理想型材料。但是其中含有剧毒元素As，所以限制了其在室温磁制冷领域的应用。为此，研究开发在低磁场下、具有高响应、无毒性、室温巨磁熵变的磁制冷工质材料已成为当今磁制冷技术发展的关键。