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NaZn型和CeNiSi型稀土-过渡族化合物及尖晶石结构CdCrS的磁性和磁热效应

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与气体压缩制冷技术相比，室温磁制冷技术具有绿色环保、高效节能等优点，具有广泛的应用前景。磁制冷技术的应用取决于能否获得高效的磁制冷材料，这是近年来国际上非常关注的热点问题。本文系统研究了NaZn13 型和Ce6Ni2Si3 型结构稀土-过渡族化合物和尖晶石结构CdCr2S4的磁性和磁热效应，得到的主要结果有： 1、利用Maxwell关系计算了La1-xRx Fe11.5Si1.5(R=Ce，Pr，Nd)化合物的熵变。分析表明，在铁磁-顺磁两相共存的一级相变材料中，在相变温度附近磁场诱导只能使顺磁相发生变磁转变对熵变有贡献，若直接利用Maxwell关系计算熵变，会严重高估体系实际的熵变值。 2、在La1-xRx Fe11.5Si1.5(R=Ce，Pr，Nd)化合物中，用稀土R替代La会导致居里温度降低，变磁转变明显增强，在产生磁损耗的同时也导致磁熵变的显著增加。而Si替代Fe导致居里温度增加，使化合物由一级相变转变为二级相变，导致磁熵变降低的同时使磁损耗减小。 3、在La1-yPryFe11.5-xCoxSi1.5化合物中，Co的替代可使居里温度TC调节到室温。Co的替代或C的间隙都强烈抑制温度和磁场诱导的变磁转变，实现磁化强度随温度和磁场的完全可逆变化。获得了具有大磁熵变、零磁损耗和高制冷能力的室温大磁热效应材料。 4、系统分析了Co或Si替代Fe、稀土(R=Pr和Nd) 替代La以及引入间隙原子碳对LaFe13-xSix化合物磁热效应的影响，明确了磁熵变随居里温度的变化规律。结果表明，通过R和Co的同时替代，在保证得到大磁熵变的同时又可调节居里温度到室温，是获得室温大磁热效应的有效途径。 5、发现Gd6Co2Si3在0?5 T磁场变化下的室温最大磁熵变为6.3 J/kg K，而最大制冷能力达到RC1=503 J/kg和RC2=430 J/kg。其制冷能力明显比某些一级相变室温大磁熵变材料要大，甚至与稀土金属Gd的制冷能力相当。 6、通过等温磁化强度和比热测量，研究了二级相变CdCr2S4基化合物的磁性和磁热效应。在具有巨磁容效应的铁磁性与铁电性共存的尖晶石CdCr2S4体系中，发现了大的磁热效应。

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