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頂刊：北科大金屬?gòu)棢岵牧项I(lǐng)域獲新進(jìn)展！

2019-08-05 09:24:10 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：國(guó)家自然基金委分享至：

在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：51822102，51731005，51527801）等資助下，北京科技大學(xué)新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從道永、王沿東教授團(tuán)隊(duì)和西班牙巴塞羅娜大學(xué)、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展合作研究，發(fā)現(xiàn)了NiMnTiB多晶塊體合金的龐彈熱效應(yīng)。研究成果以“Colossal Elastocaloric Effect in Ferroelastic Ni-Mn-Ti Alloys”（鐵彈Ni-Mn-Ti合金的龐彈熱效應(yīng)）為題，于2019年6月26日發(fā)表在Physical Review Letters （PRL）（《物理評(píng)論快報(bào)》）上。

論文鏈接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.255703

在全球氣候變暖的大背景下，制冷對(duì)現(xiàn)代生活變得日益重要。目前廣泛采用的氣體壓縮制冷技術(shù)能效低且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生有害氣體。基于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體正（逆）相變放（吸）熱的固態(tài)彈熱制冷對(duì)環(huán)境友好、節(jié)能高效，已成為最有希望取代傳統(tǒng)氣體壓縮的新型制冷技術(shù)。彈熱制冷的實(shí)施依賴(lài)于高性能彈熱材料的研制，彈熱制冷能力與彈熱材料的質(zhì)量成正比。目前最大的彈熱效應(yīng)存在于原型形狀記憶合金NiTi，但大彈熱效應(yīng)（絕熱溫變約25K）多發(fā)現(xiàn)于小尺寸薄膜、細(xì)絲等，不適合大規(guī)模彈熱制冷應(yīng)用。研制具有大彈熱效應(yīng)、易于大規(guī)模制備的多晶塊體合金一直是彈熱材料研究領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

從道永、王沿東教授團(tuán)隊(duì)及合作者采用“相變前后晶胞體積變化越大相變熵變?cè)酱?rdquo;的設(shè)計(jì)思路，并利用硼微合金化強(qiáng)化晶界克服合金晶界脆性，設(shè)計(jì)并研制出具有龐彈熱效應(yīng)的NiMnTiB多晶塊體合金。該合金的絕熱溫變高達(dá)31.5K，等溫熵變高達(dá)45J/kgK，彈熱性能遠(yuǎn)超過(guò)原型NiTi合金，其絕熱溫變?yōu)樗泄虘B(tài)制冷材料絕熱溫變最高值。在成本低廉、易于制備的多晶塊體合金中發(fā)現(xiàn)如此大的彈熱效應(yīng)，對(duì)推動(dòng)高效環(huán)保彈熱制冷新技術(shù)的工程化應(yīng)用，具有極為重要的價(jià)值。此外，該研究工作對(duì)于鐵彈材料中巨熱效應(yīng)（Giant caloric effect）的深入認(rèn)識(shí)也有啟發(fā)作用。

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