- Изучен теплоемкость и магнитокалорический эффект (МКЭ) в монокристалле Людвигита Cu2MnBO5 в магнитных полях до 18 kOe при различных ориентациях магнитного поля относительно кристаллографических осей. Из-за сильной магнитокристаллической анизотропии наблюдается анизотропия теплоемкости и МКЭ. На температурной зависимости вращательного МКЭ обнаружена аномалия в виде глубокого минимума вблизи TC, которая связана с процессом спиновой переориентации в разных подрешетках кристалла Cu2MnBO5.
Appl. Phys. Lett. 2020. V.116, P.232403
- Для образца Pr0.7Sr0.2Ca0.1MnO3 (PSCMO) получены результаты сравнительного анализа магнитокалорического эффекта (МКЭ) полученные путем прямых и косвенных измерений из данных температурной и полевых зависимостей намагниченности, теплоемкости, магнитострикции, удельного сопротивления, температуропроводности и теплопроводности. Показано, что изменение каждого параметра в ответ на действие магнитного поля вблизи температуры фазового перехода материала ферромагнетик-парамагнетик коррелирует с изменением магнитной энтропии. Эти результаты позволили нам получить эмпирические закономерности, связывающие изменение магнитной энтропии с теплофизическими параметрами, которые служат альтернативными и эффективными методами оценки магнитокалорических перспектив магнитных материалов.
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 513, 167209 (2020)
Journal of Applied Physics, V. 124, P. 183902 (2018)
- Результаты прямых исследований магнитокалорического эффекта сплава Гейслера Ni47Mn40Sn12.5Cu0.5 в циклических магнитных полях показывают, что в циклических магнитных полях значение МКЭ вблизи магнитоструктурного фазового перехода зависит от скорости температурного сканирования. Более высокая скорость изменения температуры образца приводит к увеличению значения МКЭ. Наблюдаемый эффект объясняется необратимым фазовым переходом, индуцированным магнитным полем, из мартенситной фазы в аустенитную фазу. Причем это наблюдается только в пределах петли температурного гистерезиса магнитоструктурного фазового перехода. Такие материалы, несмотря на значительные значения МКЭ при однократном приложении магнитного поля, бесперспективны из-за сильного изменения магнитокалорических свойств в циклических магнитных полях.
Appl. Phys. Lett. 113, 172406 (2018)
- Предложен метод оценки решеточного и магнитного вкладов в общий магнитокалорический эффект (МКЭ) в материалах с магнитоструктурными фазовыми переходами. Метод основан на двух предположениях: 1) вклад решетки пропорционален магнитострикции и 2) зависимость магнитного вклада от магнитного поля подчиняется степенному закону ΔTm ~ Hn. Прямой метод оценки вкладов в МКЭ предложен впервые. До настоящего времени не существовало универсального метода оценки вкладов в МКЭ, а без такой оценки невозможно проводить целенаправленный поиск новых материалов с гигантским МКЭ или даже улучшить магнитокалорические свойства существующих материалов.
Appl. Phys. Lett. 112, 142407 (2018)
- На примере сплавов Гейслера показано, что в циклических магнитных полях значение МКЭ вблизи магнитоструктурых фазовых переходов зависит от скорости температурного сканирования. При больших скоростях изменения температуры образца МКЭ имеет большее значение. Наблюдаемый эффект объясняется необратимым фазовым переходом, индуцированным магнитным полем, из низкосимметричной мартенситной фазы в высокосимметричную аустенитную фазу. Причем, это наблюдается только в пределах области температурного гистерезиса магнитоструктурного фазового перехода. Такие материалы, несмотря на значительные значения МКЭ при первом приложении магнитного поля, не являются перспективными из-за сильного уменьшения величины МКЭ в циклических магнитных полях.
Appl. Phys. Lett. 113, 172406 (2018)
- Путем изготовления двух (трех) слойного магнитоэлектрического композита из сплавов Fe-Rh с рекордным МКЭ и пьезоэлектрика цирконата-титаната свинца (PZT) экспериментально показана возможность управления МКЭ и шириной магнитного гистерезиса через механическое воздействие за счет пьезоэлектрического эффекта PZT при включении электрического поля.
JMMM 470, 77-80 (2019)
Letters on Materials 8, 353-357 (2018)
- Изготовлены и исследованы структура, магнитные, магнитоэлектрические свойства мультикалорических композитов, представляющие собой пленки Fe48Rh52 с толщинами 50-150 нм, напыленные на пьезоэлектрическую подложку PZT. Показана взаимосвязь магнитных и магнитоэлектрических эффектов в области магнитного перехода, что может быть использовано для практических приложений.
JMMM 479, 287-290 (2019).
- Предложен метод увеличения охлаждающей эффективности существующих магнитокалорических материалов посредством изготовления композита из двух или более материалов с близкими магнитокалорическими свойствами. Прямыми и косвенными измерениями магнитокалорического эффекта было показано, что по сравнению с исходными материалами, охлаждающая эффективность композитов возрастает примерно на 20-30%.
Journal of Alloys and Compounds 710, 292-296 (2017)
Applied Physics Letters 101, 172401 (2012)
- В результате исследования магнитокалорических свойств сплава Fe48Rh52 и манганита Sm0.6Sr0.4MnO3 в переменных магнитных полях следующие важнейшие результаты:
— величина адиабатического изменения температуры в сплаве Fe48Rh52 достигает рекордного значения ΔTad = –20.2 К при 298 К;
Установлены температурные области, в которых наблюдается обратимый МКЭ в циклических магнитных полях. Установлено, что одна из температурных границ не зависит от величины магнитного поля. В случае сплава Fe48Rh52 область эффекта ограничена сверху, и границей является температура перехода ФМ-АФМ в режиме охлаждения в нулевом поле. В случае манганита Sm0.6Sr0.4MnO3 область ограничена снизу температурой перехода ФМ-ПМ в режиме нагрева. Наличие таких границ является следствием существования областей необратимости индуцированных магнитным полем фазовых переходов первого рода. Установлено, что длительное воздействие, порядка тысяч циклов намагничивания/размагничивания приводит к деградации магнитокалорических свойств сплава Fe48Rh52. Деградацию МКЭ можно объяснить постепенным уменьшением размеров ферромагнитных доменов и увеличением роли доменных границ из-за гигантской магнитострикции в области перехода ФМ-АФМ. Показано, что исходные магнитокалорические свойства сплава Fe48Rh52 можно восстанавливать путем нагрева материала выше температуры Кюри.
Appl. Phys. Lett. 109, 202407 (2016).
- Исследованы частотные зависимости МКЭ в различных материалах в переменных магнитных полях частотой до 20 Гц. Обнаружено, что в некоторых из них наблюдается сильная зависимость МКЭ от частоты, вплоть до почти полного исчезновения эффекта. Расчеты показывают, что даже несмотря на уменьшение величины МКЭ, увеличение частоты рабочего цикла является эффективным методом увеличения охлаждающей мощности магнитного холодильника.
Journal of Alloys and Compounds 676, 601-605 (2016)
Appl. Phys. Lett. 109, 202407 (2016).
- Предложен и апробирован прецизионный метод измерения магнитокалорического эффекта (МКЭ), основанный на измерении амплитуды осцилляций температуры образца в переменном магнитном поле. Созданная на этой основе полностью автоматизированная экспериментальная установка для измерения МКЭ не имеет аналогов в мире и обладает рядом существенных преимуществ, недоступных другим методикам:
— высокая температурная чувствительность (ΔT ~0.001 K) измерения МКЭ, позволяющая проводить исследования в слабых магнитных полях.
— возможность исследования маломерных образцов (микропровода, ленты)
— малые энергетические и временные затраты.
— возможность исследования частотной зависимости МКЭ;
Используя предложенную методику, впервые:
— проведены прямые измерения МКЭ в ленточных образцах сплавов Гейслера Ni-Mn-X;
— проведены измерения МКЭ в микропроводах сплавов Гейслера. Продемонстрирована возможность изготовления магнитокалорических материалов для магнитного охлаждения в форме микропроводов, покрытых стеклом. С точки зрения практического применения, такие материалы могут представлять интерес благодаря большому значению отношения поверхности к объему;
Journal of Alloys and Compounds 676, 601-605 (2016)
Journal of Alloys and Compounds 575, 73–79 (2013)
Applied Physics Letters 97, 212505 (2010)
Письма в ЖЭТФ 90, 736-739 (2009).
