Исследование влияния роли обменных взаимодействий на магнитные и магнитотепловые свойства квазибинарных соединений (R, Y)(Co, Fe)2 со структурой фаз Лавеса

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

В настоящее время в мире ведется активный поиск магнитных материалов - рабочих тел магнитных холодильных машин (МХМ). По расчетам МХМ способно обеспечить в 2-3 раза больший коэффициент производительности по сравнению с газокомпрессионными тепловыми машинами. Одной из причин, тормозящих создание МХМ, является отсутствие магнитокалорического материала, удовлетворяющего всем требованиям инженеров, работающих над МХМ. Основные требования к таким материалам - высокие параметры магнитокалорического эффекта (МКЭ), такие, как изменение магнитной части энтропии (ΔSm), адиабатическое изменение температуры (ΔTad) и ширина пика ∆Sm и/или ΔTad на половине высоты максимума (∆Tfwhm), а также низкая стоимость и технологичность получения материалов. При исследовании магнитотепловых свойств квазибинарных соединений со структурой фаз Лавеса R(Сo,Fe)2 с тяжелыми редкоземельными металлами (РЗМ) было установлено, что частичное замещение Со на Fe приводит к возникновению в аномально широком температурном диапазоне ниже температуры Кюри (Тс) значительных, по сравнению со значениями в Тс, величин ΔSm и ΔTad. Позже было показано, что ширина пика ∆Tfwhm зависит не только от концентрации железа (х), но и от атомного номера редкоземельного металла, т.е. от энергии межподрешеточного обменного взаимодействия R-3d, которая изменяется в зависимости от атомного номера элемента R.
Наличие в магнитокалорическом материале широких пиков ∆Sm и/или ΔTad представляет практический интерес, а понимание причин, приводящих к возникновению особенностей магнитной структуры в квазибинарных соединениях типа R(Co,Fe)2 (R - редкоземельные металлы) и ее температурные изменения важны для разработки новых соединений для практического применения.
В рамках данного проекта, для более глубокого понимания роли обменных взаимодействий в образовании MКЭ в таких системах, впервые будут синтезированы и исследованы соединения, в которых магнитоактивный R-элемент заменен на немагнитный - иттрий (Y): (R,Y)(Co,Fe)2 (R = Gd, Tb, Dy, Ho ,Er). Исследования соединений с различными редкоземельными элементами позволяет варьировать энергию межподрешеточного обменного взаимодействия R-3d за счет того, что с ростом атомного номера R элемента от Gd до Er уменьшается их спиновый момент, а добавка иттрия должна дополнительно уменьшать энергию R-3d обменного взаимодействия, что должно приводить к усилению низкотемпературной аномалии МКЭ. Кроме того, различие орбитальных магнитных моментов у 4f- электронной оболочки должно позволить выявить влияние фактора локальной одноионной анизотропии в МКЭ.
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания02/08/201930/06/2021

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Куйбышева

ГРНТИ

  • 29.19.15 Фазовые равновесия и фазовые переходы

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РНФ