英国科学家观察到金属磁体中最大原子位移
时间:2017-12-08

  科学家 - 英国科学家观察到金属磁体的最大原子位移

  根据物理学家网络的报道,英国科学家在金属磁体热膨胀过程中观察到的最大的原子位移将在未来的新材料如高效传感器和制冷剂的发展中发挥重要作用。

  通常,大多数材料在磁场中经历小的变形。在最近的一项研究中,英国剑桥大学的Aleksand Barkar和他的合作者发现含锰的磁性材料CoMnSi在两个相邻原子之间有2%的位移,发现在最大位移距离。磁铁有很强的磁弹性效应,正是这种机制造成了一些材料原子会出现大位移。

  通过高效中子衍射与磁力测量相结合的方法,科学家在观察中观察到,磁场的变化导致材料的磁性突然增加,这被称为磁化的过渡阶段。在这一点上,原子之间的强磁耦合使材料中的磁性发生变化。作为磁化临界点的前体的磁弹性耦合增强了变形的效果,导致加热时锰原子之间的距离的2%的巨大变化。

  伦敦帝国理工学院的物理学家卡尔·桑德曼(Carl Sandman)解释说,在由两对不同的锰原子交换驱动的磁场中,尽管材料在整个体积内的热膨胀非常小,但其轴向长度显着减小随着另外两个轴向温度的升高或磁场的正向热膨胀。当材料体积变化较小时,单向变形较大。具体而言,纹理材料比其他多晶材料表现出更大的变形,并且多晶材料倾向于相同地变化。

  研究人员说,这一发现有助于很多领域的研究。例如,磁致冷材料和磁致伸缩材料,它们在磁场中的反应发生变化,可以用作传感器或制动器。研究人员注意到它可能会制造出同样大的磁弹效应混合材料。

  与气体挥发制冷不同,固态磁制冷剂是高效的室温制冷机。桑德曼说,使用磁场来改变材料的状态提供了一种冷却效果,这是一个固体形式的转变,而不是传统的压缩冰箱中的制冷,将液体蒸发成气体。如果在一些具有和谐格子结构的材料中,磁性制冷剂的冷却效果通常更强。

  通常的磁弹性耦合主要来源于稀土化合物,而金属材料只能在磁转变时才会发生大的磁弹性耦合。稀土被用于制造电池和永久磁铁,由于其在环境技术中的关键作用,目前对稀土的需求正在增加。因此,这一发现也有助于减少对稀土原料的需求。

  物理学家网络报告(英文)

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