Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Магнитокалорический эффект и теплоемкость высокодисперсных магнетиков

Ключевые слова:  автореферат, гипертермия, магнетокалорический эффект, оксиды железа, реферат

Автор(ы):  Арефьев Игорь Михайлович

18 апреля 2009

Магнитокалорический эффект (МКЭ) – магнитотепловое явление, возникающее при воздействии магнитного поля на вещество, обладающее магнитными свойствами. При наложении на магнетик магнитного поля также происходит изменение теплоемкости – важнейшего параметра, необходимого для расчета многих термодинамических величин, в частности, для расчета изменения магнитной энтропии. Данные по изменению магнитной энтропии позволяют делать вывод о магнитном упорядочении магнитоактивных веществ. Актуальность изучения магнитокалорического эффекта и теплоемкости магнетиков в магнитных полях состоит в следующем. Во-первых, экспериментальное исследование магнитокалорического эффекта в комплексе с исследованием теплоемкости магнитного материала позволяет получить дополнительные сведения о природе магнитного упорядоченного состояния, а также взаимосвязи магнитных и тепловых характеристик. Во-вторых, интерес к изучению магнитокалорического эффекта связан с возможностью получения информации о магнитных фазовых переходах в магнитных материалах, поскольку наибольших значений величина МКЭ достигает в области фазовых переходов. В-третьих, экспериментальные данные по МКЭ и теплоемкости позволяют рассчитать изменение магнитной энтропии, изменение энтальпии и изменение удельной намагниченности магнетика при наложении магнитного поля, что дополняет сведения о поведении магнетика в магнитных полях. И, наконец, существенным фактором, стимулирующим исследование магнитокалорического эффекта, является возможность практического применения МКЭ. Так, обратимое изменение температуры, т.е. магнитокалорический эффект, используется для достижения сверхнизких температур при адиабатическом размагничивании. Кроме того, используя магнитокалорический эффект, можно создать магнитные холодильные устройства, в которых магнитный материал использовался бы в качестве рабочего тела вместо газа, а процесс намагничивания –размагничивания использовался бы вместо процесса сжатия –расширения газа. Это позволяет отказаться от использования экологически небезопасных хладагентов, добиться существенного снижения потребляемой холодильными устройствами электрической энергии и значительно увеличить КПД. Таким образом, экспериментальное исследование магнитокалорического эффекта и теплоемкости имеет важное фундаментальное и практическое значение.Работа выполнена в соответствии с утвержденным планом научных исследований Учреждения Российской академии наук Института химии растворов РАН по теме: «Синтез и свойства нового класса жидких и твердых ферромагнитных наносистем с низкой температурой Кюри и аномально-высоким магнитокалорическим эффектом» (номер госрегистрации: 0120.0 602026). На различных этапах работа была поддержана грантами РФФИ (03-03-32996, 08-03-00532а) и программой Президиума РАН «Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем и наноматериалов» (0002-251/П-08/128-134/030603-455).

Цель диссертационной работы –экспериментальное исследование калориметрическим методом магнитокалорического эффекта и теплоемкости магнетиков в температурном диапазоне 298 ÷ 353 К и в магнитных полях от 0 до 1 Тл; выявление основных закономерностей изменения МКЭ и теплоемкости в области фазовых переходов; выявление различий магнитотепловых свойств магнетика (на примере магнетита), находящегося в наносостоянии и в микрогетерогенном состоянии; расчет на основе экспериментальных данных по МКЭ и теплоемкости изменения магнитной энтропии и изменения энтальпии магнетиков в магнитных полях, а также изменения удельной намагниченности магнетика (на примере никеля); интерпретация экспериментальных и расчетных данных.

Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:

  • синтез следующих объектов исследования: магнетит (Fe3O4), маггемит (γ-Fe2O3), гематит (α-Fe2O3), феррит гадолиния GdFeO3);
  • проведение элементного анализа с целью уточнения брутто-формул синтезированных в работе веществ;
  • проведение дисперсионного анализа с целью нахождения функций распределения частиц по размерам и среднего размера частиц;
  • определение калориметрическим методом магнитокалорического эффекта и теплоемкости магнетита, маггемита, гематита, феррита гадолиния, никеля, а также магнетитовых магнитных жидкостей на основе трансформаторного масла и полиэтилсилоксановых жидкостей ПЭС-5 и ПЭС-В-2, расчет на основе экспериментальных данных изменения магнитной энтропии и изменения энтальпии магнетиков в магнитных полях, а также изменения удельной намагниченности.

Для экспериментального исследования магнитокалорического эффекта и теплоемкости магнетиков в температурном диапазоне 298 ÷ 353 К и в магнитных полях 0 ÷ 1 Тл в работе впервые был использован калориметрический метод. Для выявления различий магнитотепловых свойств магнетика, находящегося в наносостоянии и в микрогетерогенном состоянии, впервые использовались магнетитовые магнитные жидкости на разных основах.

  • В работе впервые было установлено, что для наноразмерного стабилизированного магнетита в магнитных жидкостях величина магнитокалорического эффекта превышает величину МКЭ магнетита в микрогетерогенном состоянии;
  • наноразмерный магнетит в магнитных жидкостях в температурном диапазоне 336 ÷ 340 К претерпевает магнитный фазовый переход «порядок-порядок»;
  • теплоемкость наноразмерного магнетита в магнитных жидкостях в нулевом поле превышает теплоемкость магнетита в микрогетерогенном состоянии;
  • нестабилизированный высокодисперсный магнетит в ходе окислительного процесса переходит в гематит;
  • теплоемкость магнетика сильно зависит от величины магнитного поля.

 

Прикрепленные файлы:
АвторефератАрефьев[1].pdf (1013.94 КБ.)

Автореферат.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Зерно или яйцо?
Зерно или яйцо?

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.