磁熱效應
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
磁熱效應的實例教程
研究人員發現在自旋超固態量子臨界點附近，該材料具有巨大的磁熵變，引起巨磁卡效應，又通過絕熱去磁過程獲得了94 mK的極低溫，實現了亞開溫區無液氦極低溫制冷。該效應被稱為自旋超固態巨磁卡效應。
03
原位形成雙相合金優異的磁致冷行為
Hong Zhong, Yuzhu Song, Feixiang Long, et al. Design of Excellent Mechanical Performances and Magnetic Refrigeration via In Situ Forming Dual-Phase Alloys. Advanced Materials 2024, 27, 2402046.
https://doi.org/10.1002/adma.202402046
本文通過在具有優異磁熱效應（MCE）的金屬間化合物中原位沉淀堅韌的磁制冷相，來形成雙相合金以克服其難以加工成器件的機械性能阻礙。在87.5Gd-12.5Co合金中，加入韌性相Gd可以提高合金的強度(≈505 MPa)和良好的塑性(≈9.2%)。強化相Gd使合金的制冷量達到720 J/kg。此外，由于兩相的協同作用，合金表現出較低的熱膨脹，有利于磁制冷換熱過程中保持結構的穩定性。兩磁相之間的耦合作用可以拓寬制冷溫度范圍，減小磁滯。
04
提高非晶合金磁熱性能瓶頸
Shao, L., Luo, Q., Zhang, M. et al.
展開 由于金具有良好的光熱轉換效應，在外源性可見光照射下，金納米顆粒吸收光子并將其轉換成熱能使得局域溫度升高，促進瓊脂糖水凝膠進行軟化，在這可逆的凝膠化過程中即可通過熱刺激響應釋放蛋白質藥物。
光刺激是一種對人體侵害性小且容易控制的外源性刺激手段，因此光控藥物釋放也是藥物遞送領域的研究熱點。Marta Cerruti和Fiorenzo Vetrone等人設計了一種有機-無機雜化的載藥系統，可用于近紅外光成像和大分子的按需遞送。該體系利用光響應分子作為交聯劑制備載有蛋白質大分子的可光解的殼聚糖水凝膠，再用這種水凝膠包覆上轉換納米顆粒，在近紅外光的照射下，上轉換納米顆粒將紅外光轉換成紫外光發射并分解光響應交聯劑，進一步導致水凝膠被破壞從而釋放大分子物質。
外源性磁場可以有效引導金屬納米顆粒在體內的靶向病灶行為，不僅如此，金屬及其氧化物納米顆粒在交流磁場的作用下能夠產生顯著的磁熱效應。基于此種現象，金屬納米顆粒-水凝膠雜化材料可以作為一種磁場控制的磁觸發熱控載藥體系。東南大學顧寧團隊發展了一種以膠體金納米顆粒聚集體為核的水凝膠藥物載藥體系。在這個體系中，聚甲基丙烯酸甲酯立方體中裝載了化療藥物DOX，之后層層組裝的金納米顆粒被包覆在聚合物立方體表面，這一雜化立方體最終通過凝膠化過程被整合到水凝膠中。研究發現金納米顆粒具有磁熱效應，外部施加交流磁場后，誘導金納米膜生熱，使得聚合物立方體溫度升高，提高了化療藥物的釋放效率。此外由于金納米顆粒膜的存在，CT成像可以輕易區分雜化立方體和水凝膠基質，為監測藥物釋放和指導手術干預治療提供了策略。
電刺激響應型載藥體系也是常見的藥物控釋系統，這種體系多應用于可植入式電子遞送系統，然而可植入式器件要求復雜的侵入式手術，并不是理想的藥物遞送手段。斯坦福大學的Richard N.
展開 團隊介紹
該項工作由齊齊哈爾大學物理系劉艷芬博士團隊共同完成，該團隊長期專注于金屬磁性材料科學領域，聚焦于新型磁致冷工質Heusler型Ni-Mn-Ga形狀記憶合金，在以下方面開展科研工作：形狀記憶合金纖維的制備、熱處理、小尺寸效應、馬氏體相變行為的表征、提高超彈性的應變恢復率、形狀記憶效應等力學方面及正、逆磁熱效應等方面研究。
目前課題組正承擔國家自然科學基金項目“快速凝固超細晶纖維的制備及磁熱特性研究”，黑龍江省自然科學基金“微尺度熔體抽拉鐵磁形狀記憶纖維的雙功能特性研究”；黑龍江省省屬本科高校基本科研業務費面上項目“微尺度形狀記憶金屬絲的可控制備及形狀記憶效應研究”等。
展開 團隊介紹
該項工作由齊齊哈爾大學物理系劉艷芬博士團隊共同完成，該團隊長期專注于金屬磁性材料科學領域，聚焦于新型磁致冷工質Heusler型Ni-Mn-Ga形狀記憶合金，在以下方面開展科研工作：形狀記憶合金纖維的制備、熱處理、小尺寸效應、馬氏體相變行為的表征、提高超彈性的應變恢復率、形狀記憶效應等力學方面及正、逆磁熱效應等方面研究。
目前課題組正承擔國家自然科學基金項目“快速凝固超細晶纖維的制備及磁熱特性研究”，黑龍江省自然科學基金“微尺度熔體抽拉鐵磁形狀記憶纖維的雙功能特性研究”；黑龍江省省屬本科高校基本科研業務費面上項目“微尺度形狀記憶金屬絲的可控制備及形狀記憶效應研究”等。
展開 近日，清華大學電機系何金良教授研究團隊利用納米顆粒在聚合物中的熵耗散遷移行為（entropy-driven migration），結合超順磁納米顆粒的磁熱效應，實現了熱塑性電介質的電樹損傷靶向修復和電氣絕緣性能恢復。這一研究成果于2018年12月31日在線發表在Nature Nanotechnology。
圖1. 電樹靶向追蹤和修復機制示意圖
為了獲得兼具電損傷自修復功能和高介電強度的絕緣介質，該團隊以聚烯烴電纜絕緣材料為基材，設計了一種可重復修復電損傷，并恢復電氣絕緣性能的方法。實驗和理論模擬表明，利用聚合物分子鏈對納米顆粒的構象熵耗散作用（entropic depletion force），表面功能化的超順磁納米顆粒能夠在材料內部自動搜尋損傷，并遷移、聚集在電樹裂紋表面。在震蕩磁場下，聚集的超順磁納米顆粒在缺陷區域形成微米級的高溫區，局部溫差能夠達到30℃以上。局部高溫將微米級損傷區域加熱到高于熔點10℃以上，使其局部熔融重塑，同時保證材料整體溫度較低。當缺陷區域修復后，損傷裂紋消失，此時納米顆粒受到的構象熵耗散作用在各方向相同，趨于無規運動。而所采用的表面修飾層能夠隔斷無機顆粒之間的強范德華引力，避免顆粒形成永久團聚。修復區域的超順磁顆粒在濃度梯度驅動下在材料內趨于均勻分散，為下一次損傷修復做準備。
圖2. 電樹靶向追蹤和修復行為的微觀表征：a)micro-CT表征及密度分析；b-e）掃描電鏡-能譜表征
利用X射線顯微CT技術（micro-CT）的亞微米空間分辨能力和對材料密度的高靈敏性，該團隊對該自修復絕緣介質中電樹損傷的修復過程進行了表征和三維重構，再現了納米顆粒的靶向遷移、修復和擴散行為。
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磁熱效應的最新內容
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增強稀土基化合物中的磁熱效應
J.W. Xu, X.Q. Zheng, L.
高熵態產生了多種改進功能：如熱電性能、磁熱效應、催化效應等。
https://doi.org/10.1007/s40843-021-1825-1
基于磁熱效應
這一顯著的絕熱溫度變化比在類似磁場下Ni-Mn基Heusler的最高循環磁熱效應高出三分之一以上。
特別是Ni-(Co)-Mn-In合金具有大約3%的輸出應變和超過100MPa的輸出應力，伴隨著巨大的磁熱效應等。這些優異的綜合性能在磁驅動和磁制冷等實際應用中具有重要意義。根據化學成分的不同，已證明三元合金中的馬氏體相分為兩大類，即調質和非調質(NM)，調質馬氏體主要包括斜方四層(4O)、單斜五層(5M)、單斜六層(6M)和單斜七層(7M)結構。磁場誘導的形狀記憶效應僅在調質馬氏體中實現。
針對此問題，西安交通大學航天航空學院唐敬達副教授等人，采用直寫打印制備了磁性水凝膠/硅橡膠的異質結構，利用磁性溫敏水凝膠的磁熱效應實現了復雜變形，并展示了該變形結構在磁熱療方面的初步應用。
該項工作由齊齊哈爾大學物理系劉艷芬博士團隊共同完成，該團隊長期專注于金屬磁性材料科學領域，聚焦于新型磁致冷工質Heusler型Ni-Mn-Ga形狀記憶合金，在以下方面開展科研工作：形狀記憶合金纖維的制備、熱處理、小尺寸效應、馬氏體相變行為的表征、提高超彈性的應變恢復率、形狀記憶效應等力學方面及正、逆磁熱效應等方面研究
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000534
摘要：
Ni-Mn基磁性形狀記憶合金具有良好的溫度場和磁場誘發的形狀記憶效應、超彈性、磁熱效應、磁阻效應、彈熱效應、交換偏置效應等功能特性。作為一種新型多功能材料，有望應用于驅動器、傳感器等多個工程領域。
該項工作由齊齊哈爾大學物理系劉艷芬博士團隊共同完成，該團隊長期專注于金屬磁性材料科學領域，聚焦于新型磁致冷工質Heusler型Ni-Mn-Ga形狀記憶合金，在以下方面開展科研工作：形狀記憶合金纖維的制備、熱處理、小尺寸效應、馬氏體相變行為的表征、提高超彈性的應變恢復率、形狀記憶效應等力學方面及正、逆磁熱效應等方面研究
