Одно из самых полезных изобретений прошлого века — холодильник. Но до сих пор они остаются довольно шумными и громоздкими, расходуют много энергии. Новый, довольно экзотический сплав металлов может переломить ситуацию.

Сплав должен стать тем самым долгожданным материалом, который позволит реализовать в холодильниках (а заодно и в кондиционерах) новый принцип охлаждения, основанной не на газовом компрессоре, а на «магнитном охлаждении».

Дело в том, что при изменении приложенного внешнего магнитного поля некоторые материалы меняют свою температуру — этот эффект называется магнитокалорическим. Сильное поле вызывает их сильный разогрев; эта температура быстро рассеивается, и если теперь магнитное поле ослабить, они резко охладятся до очень низких температур. При некоторых условиях это может быть величина, даже близкая к абсолютному нулю.

Эта технология уже несколько десятилетий используется и в научных лабораториях, и в промышленности, однако «до дома» она до сих пор не дошла, что связано с некоторыми техническими трудностями, а также с повышенными требованиями к физиологической безопасности материалов. Дело в том, что все известные до недавнего времени вещества, проявляющие магнитокалорический эффект при температурах около комнатной, должны включать в себя редкие элементы — гадолиний и мышьяк, — и дорогие, и крайне токсичные.

Кстати, в этом смысле и обычные домашние холодильники — далеко не идеал. Как правило, в их компрессорах используются гидрофторуглероды, которые рано или поздно попадают в атмосферу и вливаются в число других парниковых газов. Вдобавок, эффективность существующих холодильных систем на их основе повысить уже практически невозможно: ресурс газового компрессора выработан практически полностью. Немудрено, что исследователи многих стран изо всех сил бьются над тем, как сделать магнитное охлаждение доступным для домашней техники.

И со своим вариантом решения выступили Джефф Лин (Jeff Lynn) и его коллеги, которые получили новый сплав, проявляющий сильный магнитокалорический эффект. Состоящий из марганца, железа, фосфора и германия, он эффективен уже при комнатной температуре, и не содержит ни гадолиния, ни мышьяка. Совместно с китайскими учеными они провели первичный анализ своего материала. Было показано, что под действием магнитного поля в кристаллической решетке сплава происходит глубокая перестройка, которая и объясняет его свойства — особенно высокий магнитокалорический эффект. Ученые считают, что когда они поймут механизм этого процесса лучше, они смогут еще более повысить отдачу от своего многообещающего сплава.

Свое редакционное «расследование», посвященное холодильником, мы уже проводили, и результаты его докладывали вам в заметке «Мороз с доставкой на дом».

По публикации Science Daily