[發明專利]磁制冷材料CaFe0.7Co0.3O3單晶及其制備方法

有效

• 申請號: 201510068308.4
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104651937B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 龍有文;夏海亮;楊俊葉;殷云宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B28/02;C30B13/00;C09K5/14
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純,張靖琳

技術領域

本發明涉及磁制冷材料領域，具體涉及一種磁制冷材料 CaFe_0.7Co_0.3O₃單晶及其制備方法。

背景技術

磁熱效應(MegnetoCaloric Effect，MCE)是指在絕熱過程中鐵磁體或順磁體的溫度隨磁場強度的改變而變化的現象，在強磁場下,自旋有序度升高，體系能量降低,使材料的溫度升高，去除磁場后,自旋有序度降低, 體系能量增加,材料溫度降低?；诖艧嵝拇胖评浼夹g是傳統的空氣壓縮制冷技術的一種替代方法，使用磁制冷技術代替空氣壓縮制冷技術，不必使用氟利昂，無環境污染，此外磁制冷技術還具有效率更高，易于小型化等優點。

磁制冷技術的效率決定于磁制冷材料的制冷能力(Refrigerant Capacity，RC)，其中，負磁熵變是磁制冷材料在磁場大小發生變化時引起的熵變,是溫度的函數，工作溫區為磁制冷材料高效發揮制冷作用的溫度區間，由特定磁場變化下的磁熵變峰的半高寬溫度位置來確定。提高磁制冷效率需要磁制冷材料具有更高的制冷能力。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種新的磁制冷材料CaFe_0.7Co_0.3O₃單晶及其制備方法。

在第一次方面，本發明提出一種新的磁制冷材料：CaFe_0.7Co_0.3O₃單晶。所述CaFe_0.7Co_0.3O₃單晶具有優良的磁熱效應，工作溫區較寬，制冷能力大。

在第二次方面，本發明提出了一種磁制冷材料CaFe_0.7Co_0.3O₃單晶的制備方法，包括：

CaCO₃、Fe₂O₃、Co₃O₄混合后充分研磨均勻；

第一次燒結；

將第一次燒結的產物研磨后壓制成棒狀；

第二次燒結得到CaFe_0.7Co_0.3O_2.5多晶棒；

以所述CaFe_0.7Co_0.3O_2.5多晶棒為料棒，通過光學浮區法生長 CaFe_0.7Co_0.3O_2.5單晶；

CaFe_0.7Co_0.3O_2.5單晶同氧源高溫高壓反應。

優選地，所述CaCO₃、Fe₂O₃、Co₃O₄按照摩爾比1:0.35:0.1均勻混合。

優選地，所述第一次燒結的溫度為900-1100℃、時間為12-48小時，燒結完成后以2-10℃/分鐘速度降溫到室溫。

優選地，所述第二次燒結的溫度為900-1100℃、時間為12-48小時，燒結完成后以2-10℃/分鐘速度降溫到室溫。

優選地，所述光學浮區法生長CaFe_0.7Co_0.3O_2.5單晶以CaFeO_2.5為籽晶。

優選地，所述氧源為選自KClO₃、KClO₄、NaClO₃、NaClO₄、Na₂O₂、 Ag₂O₂粉末中的一種。

優選地，使所述氧源均勻分布于CaFe_0.7Co_0.3O_2.5單晶周圍并用金膠囊密封。

優選地，KClO₄粉末同所述CaFe_0.7Co_0.3O_2.5單晶的質量比為不低于 0.3。

優選地，所述高溫高壓反應的裝置為六面頂壓機或6-8型二級推進壓機，反應過程中的壓強為2-10GPa、溫度為600-1000℃、反應時間10-60 分鐘。