RUS ENG

НАМ 20 ЛЕТ!

ГРУППА AMT&C - ФИНАЛИСТ РЕЙТИНГА «ТЕХНОУСПЕХ»


 

 


Группа AMT&C приняла участие в Международной научной конференции по магнитному охлаждению



10.06.2009

Группа AMT&C приняла участие в Международной научной конференции по магнитному охлаждению

Сотрудники компании ООО "ПМТиК" приняли активное участие в работе Третьей Международной Конференции по Магнитному охлаждению при комнатных температурах, которая прошла 11 - 15 мая 2009 г., Де Мойн, шт. Айова (США). Кроме того, наша компания выступила одним из спонсоров конференции.

Организаторы конференции, заслуженный профессор Университета шт. Айова Карл Гшнайднер и профессор Виталий Печарский (Karl A. Gschneidner, Jr. and Vitalij K. Pecharsky ) прислали в адрес компании благодарственное письмо. В нем, в частности, сказано: "Конференция прошла весьма успешно во многом благодаря Вашему спонсорству. Мы очень ценим Вашу поддержку: финансовую и моральную".

 

В рамках конференции Генеральный директор ООО "ПМТиК" Д.Б. Копелиович представил одну из новейших разработок компании - установку для экспресс-измерений магнитокалорического эффекта. Кроме того, сотрудниками компании было представлено еще два устных и четыре стендовых доклада.

Третья Международная Конференция по Магнитному охлаждению при комнатных температурах (THERMAG III) прошла в Де Мойне  - столице штата Айова (США) в отеле Embassy Suites 11-15 мая 2009 г.  Спонсорами конференции выступили подразделения Университета штата Айова: Лаборатория Эймса (the Ames Laboratory), Инженерный колледж (College of Engineering), Факультет инженерии и наук о материалах (Department of Materials Science and Engineering), а также Офис вице-президента по исследованиям и экономическому развитию  (Office of the Vice President for Research and Economic Development).  Кроме того, Отдел исследований ВМС США (Office of Naval Research), Департамент Военно-морского флота США (U.S. Department of the Navy); Университет прикладных наук Западной Швейцарии (the University of Applied Sciences of Western Switzerland); а также некоторые промышленные организации: ООО «Перспективные магнитные технологии и консультации» (Advanced Magnetic Technologies & Consulting, LLC); Корпорация «Астронатикс» (США) (Astronautics Corporation of America); BASF, The Chemical Company; Cooltech Applications; International Institute of Refrigeration; Vacuumschmelze.

На конференции работа проводилась по трем основным направлениям: магнитокалорические материалы, теория и моделирование, и магнитные холодильники. Кроме того, было представлено несколько работ по непрофильным темам.  Большинство работ относилось к теме магнитокалорические материалы (40%), 30% были посвящены теории и моделированию, около 25% затрагивали вопросы разработки магнитных холодильников.

В рамках конференции состоялись четыре пленарных заседания, где приглашенными докладчиками выступили шесть человек, было представлено 39 устных презентаций, а также 40 стендовых докладов.  Список приглашенных докладчиков, а также выступавших на пленарных заседаниях представлен ниже.  К сожалению, из-за ряда визовых проблем, а также эпидемии гриппа H1N1 четыре устных и 29 стендовых доклада не были представлены.

Выступление Карла Цимма (Корпорация «Астронатикс») задало тон всей конференции. В своем докладе он рассмотрел преимущества концепции Активного Магнитного Регенератора (AMR) для магнитного охлаждения в сравнении с другими охлаждающими технологиями, такими как обычный паровой цикл с гидрофторуглеводороды (HFC), или CO2; термоэлектрический метод; и цикл Стирлинга.  Главное преимущество AMR-подхода состоит в том, что в нем можно напрямую создавать поток охлажденной жидкости, который существенно увеличивает эффективность магнитного холодильника в сравнении с работающими по циклу Стирлинга, а также термоэлектрическими холодильниками и системами парового цикла. Так как технология магнитного охлаждения является экологически чистой, то данный подход кажется многообещающим и в перспективе вытеснит гидрофторуглеводородные паровые циклы.

Работа Бьорка (Bjørk et al.) была первой попыткой обзора всех типов конструкций, используемых в магнитном охлаждении. Он исследовал девять различных типов построения холодильника, отраженных в литературе, и ввел параметр, Lcool, с помощью которого эффективность этих конструкций может быть сравнима. Lcool меняется от 5 для лучшего холодильника до самого неудачного. Хотя конструкция магнитной части холодильника важна сама по себе, она находится в связке с остальными частями магнитного холодильника. Таким образом, имеет смысл оценивать эффективность машины в целом, что и было сделано следующим приглашенным докладчиком (Rowe).

Он исследовал рабочие характеристики различных магнитных холодильников, работающих по принципу AMR, описанные в литературе. Его анализ включил в себя температурные интервалы, охлаждающую мощность и входные характеристики. Эффективности пяти типов холодильников, по которым имелись надежные данные в литературе, отличались более чем в 20 раз. Интересно, что прототип магнитного холодильника 1997 г., работающего по принципу AMR, оказался более эффективным, чем три из четырех новых машин. Наиболее эффективной машиной стал AMR холодильник с фактором Lcool равным 5, (производство Astronautics), который был представлен на встрече министров энергетики стран G8 в Детройте в 2001 г. Эта же машина была представлена на конференции в качестве рабочего прототипа магнитного холодильника. Важно помнить, что машина с лучшей конструкцией магнитной части совершенно не обязательно обладает большей охлаждающей мощностью, например, машина A с магнитной частью в шесть раз лучше машины B имеет охлаждающую мощность, которая составляет лишь 38% от мощности машины B.

Доклад Pryds et al. описал попытки Датского центра по магнитному охлаждению (Risø National Laboratory for Sustainable Energy, Roskilde, Denmark) разработать магнитный холодильник. Работа в этом центре параллельно ведется по трем направлениям:(1) разработка принципиальных типов конструкции и прототипов; (2) численное моделирование магнитных регенераторов и (3) разработка и производство соответствующих материалов. Он также рассказал об их измерительном устройстве для проведения моделирования и проверки различных материалов для магнитного охлаждения.

Наиболее обсуждаемыми на конференции магнитными материалами были семейство La(Fe,Si)13Hy , сплавы NiMnGa и MnFePxGe1-x, а также интерметаллические соединения Gd5(SiGe)4.  La(Fe,Si)13Hy широко исследуются благодаря дешевизне компонентов, плавающей температуре Кюри (от ~200 до ~350 K) и большому магнитокалорическому эффекту. Однако проблема состоит в изготовлении материала с низким содержанием железа, которое при большом наличии снижает магнитокалорические свойства. С другой стороны, присутствие железа уменьшает хрупкость, и Katter et al. использовали этот факт для производства монолитного регенератора, а затем тепловой обработкой уменьшили количество железа, сохранив магнитокалорические свойства La(Fe,Si)13.

Сплавы на основе NiMnGa, сплавы Гейсслера, проявляют большой отрицательный магнитокалорический эффект, который связан со взаимодействиями между перестройкой магнитного поля. Было представлено несколько работ о прямых измерениях адиабатического изменения температуры.  Spichkin et al. обнаружили, что заметный полевой гистерезис наблюдается в материале, если шаг изменения поля превышает 1 T/sec.  Этот факт объяснили тем, что в таких структурах как Gd3Al2 существуют две спиновые подсистемы, в соединениях TbCo2 и Nd2Fe17 явление наблюдается благодаря магнитокристаллической анизотропии. Также теплопроводность может играть свою роль. Madireddi et al. также обнаружили гистерезис в Gd5Si2Ge2при больших шагах изменения поля, при котором наблюдается магнитный фазовый переход первого рода. Однако, заметного гистерезиса в металлическом гадолинии, в котором наблюдается фазовый переход второго рода, обнаружено не было.

Cohen et al. показали, что магнитный фазовый переход первого рода происходит в процессе нуклеации и роста новой магнитной фазы внутри фазовой матрицы,  а также что процесс нуклеации инициируется дефектами кристалла. Им также удалось отделить первую (структурную) часть двойного магнитоструктурного перехода от второй (магнитной) калориметрическими измерениями.

Другой темой, вызвавшей заметный интерес, был так называемый “колоссальный” магнетокалорический эффект (КМКЭ), который в три раза больше, чем гигантский МКЭ в известных материалах. Три различные группы ученых доказали, что никакого «колоссального МКЭ не существует, и само явление – результат экспериментальной ошибки.

Другой новый эффект, электрокалорический, обсуждался Q. Zhang и сотрудниками. Он показал, что гигантский электрокалорический эффект (ГЭКЭ) может быть получен помещением ферроэлектрического полимера в очень большое электрическое поле. Это интересный подход и, по всей видимости, ГЭКЭ может применяться для нагрева и охлаждения и, соответственно, составить конкуренцию магнитному охлаждению.

Гостями конференции были 124 человека, 42 из США и 82 из других стран.  21 страна была представлена (в скобках число представителей): Австрия (1), Бразилия (4), Канада (4), Китай (1), Чехия (1), Дания (6), Франция (12), Германия (7), Италия (6), Япония (1), Южная Корея (2), Нидерланды (3), Польша (2), Португалия (2), Россия (6), Словения (6), Испания (3), Швейцария (7), Тайвань (1), Турция (1), Великобритания (6).  Thermag III также выплатил стипендии по $1000.00 семи студентам-участникам конференции, а также освободил от регистрационного взноса 14 студентов.

Список приглашенных докладчиков

Carl Zimm (and Steve Russek) – “Near Room Temperature Magnetic Refrigeration: The Path to Applications”

Lesley F. Cohen (and K. Morrison, J.D. Moore, K.G. Sandeman, A.D. Caplin, K.A. Gschneidner, Jr., V.K. Pecharsky) – “What Controls the Key Properties in Giant Magnetocaloric Magnetic Materials?”

Antoni Planes (and L. Manosa, M. Acet) – “Magnetocaloric Effect in Ni-Mn-Based Ferromagnetic Shape-Memory Alloys”

Andrew Rowe – “Performance Metrics for Active Magnetic Refrigerators”

Invited Speakers

Asaya Fujita (and S. Fujieda, K. Fukamichi) – “Advantage of the Itinerant Electron Metamagnetic Transition in La(FexSi1-x)13 for High Performance Magnetic Refrigeration”

Yuri Spichkin* (given by A.M. Tishin); (and D.B. Kopeliovich, A.Y. Malyshev) – “Direct Measurements of the Magnetocaloric Effect: Realization and Results”

Qiming Zhang (and Y.A. Abakr, A. Chan) – “Giant Electrocaloric Effect in Ferroelectric Polymers and Multiferroic Composites Based on Thermal Coupling Between the Constituents”

Daniel Fruchart (and M. Rosca, D. Gignoux, S. Miraglia, T. Waecker, S. Bour, C. Muller, M. Jehan, F. Chieux) - “La(Fe,Si) 13Type Materials Developed for Applications”

Nini Pryds (and C.R.H. Bahl, A. Smith) – “Do Simple Magnetic Refrigeration Test Devices Lead to More Successful Prototypes?”

Victorino Franco (and A. Conde) – “Scaling Laws for the Magnetocaloric Effect in Second Order Phase Transitions: From Physics to Applications for the Characterization of Materials”

Возврат к списку новостей