211service.com
Magnētu izgatavošana forši
Vai domājat, ka ledusskapja magnēti ir paredzēti iepirkumu sarakstiem un jaunības mākslas darbiem? Padomā vēlreiz. Pētnieki visā pasaulē cenšas radikāli mainīt dzesēšanas sistēmu, ienesot aukstumā magnētus.
Grupa Ames Laboratory, Enerģētikas departamenta laboratorijā Aiovas štata universitātē, ir izveidojusi saldēšanas iekārtas prototipu, kas materiālus ar noteiktām magnētiskām īpašībām pārvērš dabīgos dzesēšanas šķidrumos. Konkrēti, prototips satur retzemju elementu gadolīnijs , kura saturs ir atdzesēts līdz 42 grādiem pēc Fārenheita.
Magnētiskā dzesēšana var radīt energoefektīvākas un mazākas dzesēšanas sistēmas gan patērētāju ledusskapjiem un gaisa kondicionētājiem, gan rūpnieciskām vajadzībām, piemēram, šķidrā ūdeņraža ražošanai kurināmā elementu darbināšanai. Taču nav viegli atrast materiālus, kas atdziest istabas temperatūrā par cenu, kurai nav nepieciešama valsts subsīdija.
Zinātnieki jau kādu laiku ir meklējuši uzlabotus materiālus. Pētījuma pamatā ir parādība, ko sauc par magnetokalorisko efektu, kurā daži materiāli atdziest, pakļaujoties mainīgam magnētiskajam laukam. Ir divi magnetokaloriskā efekta indikatori: elektronu griezienu izlīdzināšana materiālā - magnetizācijā - un faktiskais temperatūras kritums. Janvārī pētnieki no Amsterdamas universitātes Nīderlandē konstatēja, ka dzelzs, mangāna un arsēna savienojums uzrādīja spēcīgu elektronu griešanās izlīdzinājumu, kas liecināja, ka lēts materiāls ar magnetokalorisku efektu varētu būt iespējams.
Tomēr skaitļi var būt maldinoši, saka Eimsa pētnieks Karls Gšneidners. Viņš saka, ka ir problēma, paļaujoties uz magnetizāciju. Jūs saņemat tikai [materiāla] entropijas izmaiņas, un tas ir tikai viens magnetokaloriskā efekta mērījums. Viņš saka, ka temperatūras izmaiņas ir svarīgāks faktors pētniekiem, kas interesējas par magnētiskās dzesēšanas ierīces izveidi.
Ir arī citas problēmas, saka Lorenss Benets, Džordža Vašingtonas Universitātes Magnētiskās pētniecības institūta inženierzinātņu profesors. Ledusskapji un gaisa kondicionieri pārnes siltumu no vienas vietas uz otru. Sūknis saspiež gāzi, piemēram, freonu, padarot to blīvu un karstu. Gāze iet cauri cauruļu komplektam; caurulēm izstarot siltumu, gāze kļūst aukstāka un pārvēršas šķidrumā. Šķidrums tiek izspiests caur īpašu vārstu, izplešas vēl aukstākā gāzē, absorbē siltumu no dzesēšanas sistēmas iekšpuses un pēc tam atkārto ciklu.
Lai magnētiskais ledusskapis darbotos, magnetokaloriskajam materiālam ir jāuzņem siltums vienā pusē un jāizvada no otras puses. Bet lielākā daļa pārbaudīto materiālu ir slikti siltumvadītāji. Turklāt labākie magnetokaloriskie materiāli ir metāli, bet mainīgie magnētiskie lauki rada nelielas elektriskās strāvas, kas izmanto enerģiju un var padarīt dzesēšanu daudz mazāk efektīvu.
Šādi trūkumi ir iemesls, kāpēc daži eksperti, piemēram, Bennett, pēta, vai nanokompozītus varētu izveidot ar nepieciešamajām īpašībām. Principā nanokompozīti varētu būt daudz labāki, viņš saka. Piemēram, kompozīts patiesībā ir sīku daļiņu masa, kas nepieskaras viena otrai, apturot elektriskās strāvas gandrīz tiklīdz tās sākās. Magnetokaloriju materiālu varētu saskaņot ar kādu citu vielu, kas varētu vieglāk izkliedēt siltumu.
Tomēr līdz šim magnetokaloriskie nanokompozīti ir tikai jēdziens. Neviens vēl nevar saražot to, kas mums vajadzīgs, saka Benets, lai gan Džordža Vašingtona ķīmijas nodaļa ir saņēmusi enerģētikas departamenta dotāciju, lai mēģinātu.
Pat ja šāda izstrāde ir veiksmīga, Barets brīdina, nav skaidrs, vai inženieri var izstrādāt komerciāli dzīvotspējīgus produktus, izmantojot šo tehnoloģiju. Tāpēc zinātnieki turpinās meklēt materiālu, kas būtu pietiekami pievilcīgs, un magnēti pagaidām paliks uz ledusskapja durvīm.