夏日炎炎，空調(diào)、冰箱已經(jīng)成了廣大家庭夏日避暑“標(biāo)配”，隨著家居智能化浪潮，空調(diào)、冰箱也變得更為智能、節(jié)能，但其制冷技術(shù)卻沒(méi)有實(shí)質(zhì)性改變，依然沿用著近百年的壓縮制冷原理：利用壓縮機(jī)、冷凝管和含氟制冷劑。
    
    這個(gè)“傳承”了百年的工藝始終給大氣環(huán)境造成著無(wú)法彌補(bǔ)的危害：含氟的化學(xué)制冷劑排放到空氣中，不僅會(huì)破壞臭氧層導(dǎo)致溫室效應(yīng)，同時(shí)也消耗著大量的能量。讓空調(diào)、冰箱變得更高效、更環(huán)保，成了全世界科學(xué)家共同努力的方向，而磁致冷材料的出現(xiàn)，有望讓人們告別含氟制冷劑，讓生活變得環(huán)保。
    
    中科院寧波材料所磁性材料與先進(jìn)裝備事業(yè)部中，研究員杜娟團(tuán)隊(duì)近年來(lái)一直關(guān)注著磁致冷材料的發(fā)展，并在浙江省杰出青年基金資助下開(kāi)展了鎳錳鋅/銻（NiMnSn/Sb）赫斯勒合金磁致冷材料的研究。
    
    杜娟介紹，磁致冷技術(shù)是基于磁性材料的磁熵變發(fā)生的，當(dāng)給磁體加磁場(chǎng)，使磁矩按磁場(chǎng)方向齊排列（磁熵變小），然后再撤去磁場(chǎng)，使磁矩的方向變?yōu)槲蓙y（磁熵變大），這時(shí)磁體從周?chē)諢崃浚ㄟ^(guò)熱交換使周?chē)h(huán)境的溫度降低，達(dá)到致冷的目的。
    
    與傳統(tǒng)制冷技術(shù)相比，磁致冷效率高、能耗小、及無(wú)環(huán)境污染，因而被譽(yù)為綠色制冷技術(shù)。“新型磁致冷材料能夠減少25%-50%的能耗，且體積也小了很多。”杜娟說(shuō)，“用它所制成的空調(diào)或只有打印機(jī)大小。”
    
    “其實(shí)，利用釓鎵石榴石等原料制備出了低溫磁致冷材料技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化。”杜娟介紹，1997年具有巨磁熱效應(yīng)的釓硅鍺（Gd5Si2Ge2）合金的發(fā)現(xiàn)，在世界范圍掀起了室溫磁致冷材料及相關(guān)技術(shù)的研究熱潮。
    
    在2002年美國(guó)的科研人員便研制出世界上第一臺(tái)能利用永磁體驅(qū)動(dòng)的在室溫下工作的磁冰箱。之后包括日本、美國(guó)、歐洲以及中國(guó)等國(guó)家投入了大量人力物力開(kāi)展室溫實(shí)用化的磁致冷冰箱的研制中。
    
    “國(guó)外各大制冷公司都非常關(guān)注新型的磁致冷材料的研究進(jìn)展，同時(shí)也在不斷改進(jìn)磁致冷樣機(jī)的設(shè)計(jì)。中國(guó)各大高校和科研院所在相關(guān)研究方面也取得了可喜的進(jìn)展。”杜娟表示，在浙江省自然科學(xué)基金的資助下，他們團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了“鎳錳鋅/銻赫斯勒合金氏體相變相關(guān)的磁滯、磁制冷性能的研究”，這一體系相比于一般的磁致冷材料更具優(yōu)勢(shì)。
    
    “鎳錳錫/銻赫斯勒合金制備相對(duì)簡(jiǎn)便。”杜娟說(shuō)道，赫斯勒合金可利用“真空電弧熔煉法，然后在800-900度短時(shí)間退火”就可以制備，這個(gè)方法大大降低了制備能耗，節(jié)約了制備成本。
    
    然而由于巨磁熵變所特有的磁滯和熱滯是制約其應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題，杜娟團(tuán)隊(duì)的研究目標(biāo)就是利用摻雜、納米技術(shù)、不同制備工藝等方法來(lái)減少或者消除這種滯后現(xiàn)象，并且已經(jīng)取得了一定的研究進(jìn)展。同時(shí)該團(tuán)隊(duì)也正在改進(jìn)磁致冷材料普遍偏脆、機(jī)械性能不好的的問(wèn)題，全面推進(jìn)其作為磁致冷材料的實(shí)用化進(jìn)程。
    
    鎳錳錫/銻赫斯勒合金制冷材料是最有可能應(yīng)用的制冷工質(zhì)之一。考慮到制冷空間的問(wèn)題，杜娟研究員預(yù)測(cè)，室溫磁制冷技術(shù)將會(huì)首先在汽車(chē)冰箱、空調(diào)上得到應(yīng)用，然后逐步應(yīng)用到家用冰箱、空調(diào)，成為十分有競(jìng)爭(zhēng)潛力的新型制冷技術(shù)。“相信隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和成熟，我們也許在10年之后就能看到綠色環(huán)保的磁致冷設(shè)備走進(jìn)家庭了。”