211service.com
Magnetų gaminimas šaunus
Manote, kad šaldytuvo magnetai yra skirti pirkinių sąrašams ir jaunatviško meno kūriniams? Pagalvok dar kartą. Tyrėjai visame pasaulyje bando pakeisti šaldymą įnešdami į šaltį magnetus.
Grupė Ames laboratorijoje, Ajovos valstijos universiteto Energetikos katedros laboratorijoje, sukūrė šaldymo įrenginio prototipą, kuris tam tikras magnetines savybes turinčias medžiagas paverčia natūraliais aušinimo skysčiais. Tiksliau, prototipe yra retųjų žemių elementas gadolinio , kurios, jų teigimu, turinys atšaldė iki 42 laipsnių pagal Farenheitą.
Dėl magnetinio aušinimo gali būti sukurtos efektyvesnės ir mažesnės aušinimo sistemos, skirtos vartotojų šaldytuvams ir oro kondicionieriams, arba pramoniniams tikslams, pavyzdžiui, skysto vandenilio gamybai kuro elementams paleisti. Tačiau rasti medžiagų, kurios vėsina kambario temperatūroje už kainą, kuriai nereikia valstybės subsidijos, nėra lengva.
Mokslininkai jau kurį laiką ieškojo patobulintų medžiagų. Tyrimo esmė – reiškinys, vadinamas magnetokaloriniu efektu, kai kai kurios medžiagos atvėsta, kai jas veikia kintantis magnetinis laukas. Yra du magnetokalorinio efekto rodikliai: elektronų sukimosi išsilyginimas medžiagoje – įmagnetinimas – ir tikrasis temperatūros kritimas. Sausio mėnesį Amsterdamo universiteto Nyderlanduose mokslininkai nustatė, kad geležies, mangano ir arseno junginys parodė stiprų elektronų sukimosi išlygiavimą, o tai rodo, kad pigi medžiaga su magnetokaloriniu efektu gali būti tiesiog įmanoma.
Tačiau skaičiai gali būti klaidinantys, sako Ameso tyrinėtojas Karlas Gschneidneris. Jis sako, kad yra problema, pasikliaujant įmagnetinimu. Jūs gaunate tik [medžiagos pokytį] entropiją, ir tai tik vienas magnetokalorinio efekto matas. Pasak jo, temperatūros pokytis yra svarbesnis veiksnys mokslininkams, norintiems sukurti magnetinį aušinimo įrenginį.
Yra ir kitų problemų, sako Lawrence'as Bennettas, George'o Vašingtono universiteto Magnetinių tyrimų instituto inžinerijos profesorius. Šaldytuvai ir oro kondicionieriai perduoda šilumą iš vienos vietos į kitą. Siurblys suspaudžia dujas kaip freoną, todėl jos tampa tankios ir karštos. Dujos teka per vamzdžių komplektą; vamzdeliams skleidžiant šilumą, dujos atšąla ir virsta skysčiu. Skystis priverčiamas per specialų vožtuvą, išsiplečia į dar šaltesnes dujas, sugeria šilumą iš aušinimo sistemos vidaus ir tada kartoja ciklą.
Kad magnetinis šaldytuvas veiktų, magnetokalorinė medžiaga turi sugerti šilumą iš vienos pusės, o išstumti ją iš kitos. Tačiau dauguma išbandytų medžiagų yra prastai laidios šilumą. Be to, geriausios magnetinio kaloringumo medžiagos yra metalai, tačiau besikeičiantys magnetiniai laukai sukuria mažas elektros sroves, kurios naudoja energiją ir gali sumažinti aušinimo efektyvumą.
Dėl tokių trūkumų kai kurie ekspertai, tokie kaip Bennettas, tiria, ar galima sukurti nanokompozitus, turinčius reikiamas charakteristikas. Iš esmės nanokompozitai gali būti daug geresni, sako jis. Pavyzdžiui, kompozitas iš tikrųjų yra mažų dalelių, kurios nesiliečia viena su kita, masė sustabdo elektros sroves beveik iškart, kai tik jos prasideda. Magnetokalorinė medžiaga gali būti suderinta su kita medžiaga, kuri galėtų lengviau išsklaidyti šilumą.
Tačiau kol kas magnetokaloriniai nanokompozitai yra tik koncepcija. Kol kas niekas negali pagaminti to, ko mums reikia, sako Bennettas, nors George'o Washingtono chemijos skyrius gavo Energetikos departamento dotaciją išbandyti.
Net jei tokia plėtra bus sėkminga, Barrettas perspėja, neaišku, ar inžinieriai gali sukurti komerciškai perspektyvius produktus naudodami šią technologiją. Taigi mokslininkai ir toliau ieškos medžiagos, kuri būtų tinkamai patraukli, o magnetai kol kas liks ant šaldytuvo durelių.