Znajdź zawartość

Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości w naszych kuchniach zagości technologia dostępna obecnie tylko w laboratoriach i niektórych procesach przemysłowych. Domowe lodówki i klimatyzatory powszechnie wykorzystują gazy do osiągnięcia niskiej temperatury. Najczęściej są to gazy szkodliwe dla środowiska, a sama technologia chłodzenia sprężonym gazem w warunkach domowych osiągnęła kres swoich możliwości i nie jesteśmy w stanie jej już udoskonalić. W zmianie sytuacji mogą pomóc prace uczonych z Centrum Badań Neutronowych (NCNR) Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST). Opracowali oni nowy stop, który pozwoli na zastąpienie chłodzenia gazowego magnetycznym. Chłodzenie magnetyczne, a ściślej, rozmagnesowanie adiabatyczne polega na zastosowaniu zjawiska magnetokalorycznego. Jest to, jak wyjaśnia Słownik PWN, zmiana temperatury ciała paramagnetycznego lub ferrromagnetycznego przy adiabatycznej zmianie pola magnetycznego, wykorzystywana w laboratoriach do otrzymywania niskich temperatur. Materiały magnetokaloryczne rozgrzewają się pod wpływem pola magnetycznego. Później, gdy oddają ciepło, zanika pole magnetyczne, a temperatura samego materiału dramatycznie spada, pozwalając osiągać w laboratoriach temperatury bliskie zeru absolutnemu. To samo zjawisko można by wykorzystać w domowych lodówkach czy klimatyzatorach. Jednak istnieją dwie poważne przeszkody, które uniemożliwiają zastosowanie rozmagnesowania adiabatycznego w naszych domach. To gadolin i arsen, dwa metale wykorzystywane w stopach magnetokalorycznych. Pierwszy z nich jest bardzo rzadki i drogi, drugi - niezwykle toksyczny. Uczeni z NCNR stworzyli z manganu, żelaza, fosforu i germanu stop magnetokaloryczny. To pierwszy tego typu stop, który nie tylko działa w temperaturze zbliżonej do pokojowej, ale nie zawiera ani drogiego gadolinu, ani toksycznego arsenu. Jest zatem tańszy, bezpieczniejszy, a przy tym ma silne właściwości magnetokaloryczne. Amerykanie we współpracy z naukowcami z Pekińskiego Uniwersytetu Technologicznego zbadali nowy stop i dowiedzieli się, że pod wpływem pola magnetycznego dochodzi do całkowitej zmiany jego struktury krystalicznej, co tłumaczy dobre właściwości magnetokaloryczne. Zrozumienie w jaki sposób zmienia się struktura krystaliczna, pozwoli nam udoskonalić materiał - mówi krystalograf Qing Huang. Ciągle z nim eksperymentujemy - dodaje.