На правах рукописи
Арефьев Игорь Михайлович
МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ТЕПЛОЕМКОСТЬ
ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ МАГНЕТИКОВ
02.00.04 − физическая химия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата химических наук
Иваново – 2009
2
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук
Институте химии растворов РАН
Научный руководитель:
кандидат химических наук,
старший научный сотрудник Королев Виктор Васильевич
Официальные оппоненты:
член-корреспондент РАН,
доктор химических наук, профессор
Алымов Михаил Иванович
доктор химических наук, профессор
Гиричев Георгий Васильевич
Ведущая организация:
Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина
Защита состоится 14 мая 2009 г. в 10 часов на заседании совета по защите
докторских и кандидатских диссертаций Д 002.106.01 при Учреждении Российской
академии наук Институте химии растворов РАН, 153045, г. Иваново, ул.
Академическая, д. 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии
наук Института химии растворов РАН.
Автореферат разослан апреля 2009 г.
Ученый секретарь совета по защите
докторских и кандидатских диссертаций
Антина Е. В.
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Магнитокалорический эффект (МКЭ) – магнитотепловое
явление, возникающее при воздействии магнитного поля на вещество, обладающее
магнитными свойствами. При наложении на магнетик магнитного поля также
происходит изменение теплоемкости – важнейшего параметра, необходимого для
расчета многих термодинамических величин, в частности, для расчета изменения
магнитной энтропии. Данные по изменению магнитной энтропии позволяют делать
вывод о магнитном упорядочении магнитоактивных веществ. Актуальность изучения
магнитокалорического эффекта и теплоемкости магнетиков в магнитных полях
состоит
в
следующем.
Во-первых,
экспериментальное
исследование
магнитокалорического эффекта в комплексе с исследованием теплоемкости
магнитного материала позволяет получить дополнительные сведения о природе
магнитного упорядоченного состояния, а также взаимосвязи магнитных и тепловых
характеристик. Во-вторых, интерес к изучению магнитокалорического эффекта
связан с возможностью получения информации о магнитных фазовых переходах в
магнитных материалах, поскольку наибольших значений величина МКЭ достигает в
области фазовых переходов. В-третьих, экспериментальные данные по МКЭ и
теплоемкости позволяют рассчитать изменение магнитной энтропии, изменение
энтальпии и изменение удельной намагниченности магнетика при наложении
магнитного поля, что дополняет сведения о поведении магнетика в магнитных полях.
И,
наконец,
существенным
фактором,
стимулирующим
исследование
магнитокалорического эффекта, является возможность практического применения
МКЭ. Так, обратимое изменение температуры, т.е. магнитокалорический эффект,
используется для достижения сверхнизких температур при адиабатическом
размагничивании. Кроме того, используя магнитокалорический эффект, можно
создать магнитные холодильные устройства, в которых магнитный материал
использовался бы в качестве рабочего тела вместо газа, а процесс намагничивания –
размагничивания использовался бы вместо процесса сжатия – расширения газа. Это
позволяет отказаться от использования экологически небезопасных хладагентов,
добиться существенного снижения потребляемой холодильными устройствами
электрической энергии и значительно увеличить КПД. Таким образом,
экспериментальное исследование магнитокалорического эффекта и теплоемкости
имеет важное фундаментальное и практическое значение.
Работа выполнена в соответствии с утвержденным планом научных
исследований Учреждения Российской академии наук Института химии растворов
РАН по теме: «Синтез и свойства нового класса жидких и твердых ферромагнитных
наносистем
с
низкой
температурой
Кюри
и
аномально-высоким
магнитокалорическим эффектом» (номер госрегистрации: 0120.0 602026). На
различных этапах работа была поддержана грантами РФФИ (03-03-32996, 08-03-
00532а) и программой Президиума РАН «Фундаментальные проблемы физики и
химии наноразмерных систем и наноматериалов» (0002-251/П-08/128-134/030603-
455).
Цель работы. Цель диссертационной работы – экспериментальное исследование
калориметрическим методом магнитокалорического эффекта и теплоемкости
магнетиков в температурном диапазоне 298 ÷ 353 К и в магнитных полях от 0 до 1 Тл;
выявление основных закономерностей изменения МКЭ и теплоемкости в области
фазовых переходов; выявление различий магнитотепловых свойств магнетика (на
примере магнетита), находящегося в наносостоянии и в микрогетерогенном
|
