Forskare avslöjar spännande hemligheter om banbrytande material för effektivare kylteknik.

StockholmEtt forskarteam från Oak Ridge National Laboratory har gjort ett viktigt framsteg inom kylteknologi. De har undersökt ett nytt kylningsmaterial på atomnivå. Detta material kan göra kylsystem mer effektiva för exempelvis livsmedelslagring, bilar och elektronik. Den nya metoden använder varken de vanliga köldmedierna eller rörliga delar.

Forskare undersökte en legering bestående av nickel, kobolt, mangan och indium som kan ändra form och sedan återgå till sin ursprungliga form. Detta sker när temperaturen höjs eller ett magnetfält tillämpas.

Här är några viktiga punkter om denna forskning:

• Fastkroppskylning är en framväxande teknik.
• Det är miljövänligt och undviker traditionella kylmedel.
• Materialet som studerats är en magnetisk formminneslegering.
• Forskningen utfördes med hjälp av neutronstrålningsinstrument.

När legeringen utsätts för ett magnetfält, ändrar den fas och absorberar och avger värme. Detta fenomen kallas den magnetokaloriska effekten och används för kylning utan rörliga delar. ORNL-teamet upptäckte att kylförmågan hos denna legering ökar tre gånger genom värme i lokala magno-fonon hybrida lägen.

Denna legering befinner sig nära ett tillstånd som kallas ferroiska glastillstånd, vilket förbättrar dess förmåga att lagra och frigöra värme. Inom små områden av materialet samverkar magnoner (spinvågor) och fononer (vibrationer); dessa områden kallas lokaliserade hybrida magnon-fononlägen. Forskare upptäckte att dessa lägen förändrar fononernas beteende när ett magnetfält appliceras och påverkar även materialets fasstabilitet.

Läs också:

Idag · 01:33

Kan ljudmagi fängsla blinda sinnen? Ny studie.

Materialet kan bli oordnat på två sätt, kallade spinglas och stränglas. I spinglas är atomernas magnetiska moment slumpmässigt orienterade. I stränglas är den atomiska kristallstrukturen deformerad på nanometernivå. Dessa oordnade tillstånd fångar värme i lokala vibrerande tillstånd. Genom att applicera ett magnetfält kan den lagrade värmen frigöras.

Neutronspridning visar att värme i specifika lokala magnon-fononlägen förbättrar kylkapaciteten, förklarade Michael Manley, studiens ledare vid ORNL. Denna upptäckt kan leda till förbättrade material för kylning i fast tillstånd.

Denna forskning finansierades av DOE:s Office of Science, Materials Sciences and Engineering Division. Vissa av neutronströexperimenten genomfördes vid High Flux Isotope Reactor och Spallation Neutron Source på ORNL. National Institute of Standards and Technology tillhandahöll också neutronforskningsfaciliteter.

Denna magnetiska formminneslegering kan effektivt absorbera värme. Detta kan möjliggöra solid-state-kylning utan behov av traditionella köldmedier eller mekaniska delar. Teamets upptäckter öppnar nya möjligheter för att förbättra kylteknik.