|
||||
美國麻省理工學院的科學家近日發現,如果處在有差異的磁場中,磁振子可能會從磁鐵一端運動到另一端,帶走熱量而產生制冷效果。科學家們認為,磁鐵能成為冰箱的制冷劑。
在鐵磁體中,本地磁矩能夠旋轉並以不同方向排列。在絕對零度時,磁矩排列使磁體產生的磁力最強;隨著溫度上昇,更多磁矩自旋變得更不同步,磁力會變弱。而磁振子就是隨著這種溫度昇高而產生的。磁振子是磁鐵中的一種准粒子,是磁矩共同旋轉形成的,也叫『自旋子』。
圖片來自vr-zone
他們用普通的磁絕緣體構建了模型,從以往資料中收集了這種材料的數據輸入新模型中,發現存在一個溫和的磁場梯度時,它能產生較小的制冷效應;而在低溫情況下,制冷效應更明顯。
磁振子很像電子。電子能同時攜帶電荷並導熱,能在電場或溫差作用下運動,這種現象即熱電效應。科學家一直在研究熱電效應,如熱電發電機把熱直接轉化為電,或不用任何運動部件來制冷。磁振子也能在兩種力的作用下運動:溫差和磁場。研究人員發展了熱電學中描述電子傳輸的玻爾茲曼傳輸方程,經推導後得到了兩個新方程來描述磁振子傳輸。他們能用新方程預測磁振子制冷效應,類似於熱電制冷效應。當磁振子處在有差異的磁場中,會攜帶熱量從磁體一端移動到另一端。
麻省理工機械工程系主任認為,最先應用磁振子制冷效應的,可能是那些需要在極低溫度下無線制冷的研究。『就目前來說,可能的應用是在低溫領域,比如給紅外探測儀制冷。但我們還需要通過實驗來證明這一理論,並尋找更好的材料。我們希望這能促進新的實驗。』