Дагестанские физики работают над материалами для энергоэффективных и экологически чистых твердотельных холодильников
МАХАЧКАЛА, 17 февраля – РИА «Дагестан». Сотрудники Института физики ведут работы по изучению материалов для создания твердотельных холодильников, сообщили информагентству в пресс-службе Дагестанского федерального исследовательского центра РАН.
Их преимуществом станет отказ от фреона, который негативно влияет на озоновый слой нашей планеты, а также оказывает сильный парниковый эффект. В мире примерно 20% всего вырабатываемого электричества потребляется холодильными машинами, которые включают в себя системы кондиционирования, бытовые холодильники, промышленные системы охлаждения. В развитых странах потребление электричества системами охлаждения приближается к 50%. Парниковая активность фреонов в зависимости от марки варьируется в пределах от 1300 до 8500 раз выше, чем у углекислого газа при одинаковых объемах. С учетом этих фактов, создание экологически чистых и энергетически более эффективных охлаждающих устройств является важной научной и технологической задачей.
Для создания новых и эффективных охлаждающих машин предполагается использование различных физических явлений в твердых телах: магнитокалорический эффект, электрокалорический эффект, барокалорический эффект, эластокалорический эффект, эффект Пельтье.
«Одними из самых перспективных материалов для создания новых холодильных машин считаются материалы с магнитокалорическим эффектом. Технология магнитного охлаждения основана на способности любого магнитного материала изменять свою температуру и энтропию под воздействием магнитного поля, как это происходит при сжатии или расширении газа или пара в традиционных холодильниках. Такое изменение температуры или энтропии магнитного материала при изменении напряженности магнитного поля, в котором он находится, называется магнитокалорическим эффектом (МКЭ).
Магнитокалорический эффект используется давно для получения сверхнизких температур. В настоящее время известно несколько семейств материалов, пригодных для создания холодильных машин, работающих при комнатных температурах. Основной проблемой в данный момент является то, что эти материалы не исследованы в условиях, при которых они будут использоваться в реальных магнитных холодильных машинах, то есть под действием долгодействующих, а именно – в течение жизненного цикла холодильных машин, циклических магнитных полей.
Наша группа занимается решением данной проблемы, для чего нами была разработана методика исследования МКЭ в циклических магнитных полях, а также созданы различные источники циклических магнитных полей. Благодаря таким возможностям интерес к данным исследованиям проявляют эксперты из различных стран. В тесном сотрудничестве с исследователями из США, Германии, Испании, Польши, Беларуси, Ирана, Южной Кореи, Китая и других стран получены новые и важные научные результаты. Показано, что не все материалы, которые ранее считались перспективными, проявляют стабильность своих свойств в циклических магнитных полях, и поэтому не могут быть использованы в магнитных холодильниках», – рассказал кандидат физико-математических наук Ахмед Алиев.
Современное состояние исследований различных типов калорических эффектов дает надежду, что в ближайшее десятилетие будут созданы коммерческие твердотельные холодильные машины. Магнитокалорические материалы могут найти применение и в других областях, например, в медицине – при лечении онкологических заболеваний.