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1、科技成果一一新型稀土磁性蓄冷材料成果简介新型稀土磁性蓄冷材料是一种高熵密度磁性材料（high entropy magnetic materials），高熵密度磁性材料这一概念是磁性材料用于制 冷工程时提出的。它的特点是材料的磁熵发生变化时会出现大的吸热 与放热效应，可以应用于制冷技术中。利用磁性材料在经历磁相变时 发生的磁熵变化，可以将高熵密度磁性材料作为磁蓄冷材料（magnetic regenerator material），用于小型回热式低温气体制冷机中。这种制冷机的制冷温度在4.2K-20K，一般用在高技术领域，例如 可用于医用核磁共振成象仪、磁悬浮列车和超导发电机中冷却其大型 超导磁铁
2、、用于量子干涉仪（SQUID）、射频天文望远镜的传感器探头 和军用红外探测器中以提高其灵敏度，也可以用于低温冷疑高真空泵 中等等。以往这种制冷机中使用的蓄冷材料只有铅。由于铅的比热容 在15K以下急剧下降，使得小型制冷机在10K温度以下制冷效率几乎 为零，制冷温度难以低于8K。要得到低于8K的制冷温度，只得附加 效率极低的J-T回路。为了提高低温制冷机的制冷效率，在过去的几 十年中，人们都在努力寻找在20K以下具有高比热容的材料。具有实 用价值的Er-Ni系列磁性蓄冷材料是在90年代初被发现的。这些材料 用于制冷机中后，使制冷机的效率有了突破性提高。磁性蓄冷材料的最大特点是不需要重新建立一个制
3、冷体系，只要 将商品化的气体制冷机中的蓄冷材料换成磁性蓄冷材料，就可大大提 高制冷机效果。因此磁蓄冷材料正在取代原来的蓄冷材料金属铅。而 且由于磁性蓄冷材料的出现，推动了低温制冷机的发展。现在，不用 灌液氦，用制冷机带动的医用核磁共振成象仪和超导磁体已经商品化。 在这些新设备中，都必须使用磁蓄冷材料。磁性材料以及应用梯队在863和自然科学基金资助下研究磁性 蓄冷材料，取得了很好地成果。现在磁性材料以及应用梯队研制的磁 性蓄冷材料用于G-M制冷机可以使其最低制冷温度降至2.9K；使S-V 制冷机的最低制冷温度降至3.5K。该材料在德国用于最新的小型制冷 机一脉冲管制冷机中，首次创造了在4.2K有
4、370mW冷量输出的世界 最好结果。以上结果均和国外同类材料的性能相当。现在磁性材料以 及应用梯队制备的磁蓄冷材料也提供给国外研究单位使用。我们已经 向以下国家的研究单位提供了磁性蓄冷材料：德国；印度；日本；美 国。新型球形稀土磁性蓄冷材料在深冷技术中，主要应用于小型回热 式低温循环制冷机和新型小型脉冲制冷机中，这些小型制冷机主要用 于冷却超导磁体和保证仪器达到超高灵敏度所需的低温环境，例如交 通能源、低温医学、低温电子学、农业、工业、超高真空技术等领域。 最大用途是医用核磁共振成像仪。随着磁悬浮列车商业化运营步伐的加快，核磁共振成像仪的广泛 应用及更新换代，量子干涉仪、超导发电机、射电望远镜
5、、军用红外 探测仪的发展，低温超导技术的快速推广，稀土磁性蓄冷材料因与传 统蓄冷材料相比所具有的先进性、可靠性和安全性，需求量将会急速 增长，潜力无比巨大，市场前景十分乐观。现在国际市场上稀土磁性蓄冷材料产品需求在千万人民币以上， 材料价格较高，利润较为丰厚。由于国内在深度制冷方面，商业应用 及产品较少，而国外深度制冷机应用较多，故本项目产品的主要销售 方向为国外，可以为国家创大量的外汇。但是，由于其材料的成形， 加工等问题还须解决，影响了我们正式将它推向市场。我们希望找到 对此材料有兴趣的单位，合作研究上述二个问题，使得材料能商品化。 包括购买设备，安装设备和技术转让等投资额度大概800万左右。
