Nieuwe magnetische materialen voor efficiënte energie-omzetting

FOM-onderzoekers uit Delft en Nijmegen hebben een nieuw soort magnetisme ontworpen. Sterk en zwak magnetisme blijken naast elkaar te kunnen bestaan in opeenvolgende atoomlagen in een rooster. Door de compositie van de materialen te variëren, ontwerpen de onderzoekers nieuwe materialen met hoge rendementen die goedkoper zijn voor toepassing in efficiëntere koel- of energie-conversiesystemen. Zij publiceerden hun resultaten vorige week in het tijdschrift Advanced Energy Materials.

De temperatuur van magnetische materialen verandert onder invloed van een magnetisch veld. Dit is het zogenaamde magnetocalorisch effect. Dit komt doordat een extern magnetisch veld zorgt voor een ordening van de magnetische momenten in het materiaal. De entropieverlaging die daaruit volgt, veroorzaakt een opwarming van het materiaal. Dit magnetocalorisch effect vormt de basis voor magnetische koelsystemen. De sterke respons van deze materialen is ook bruikbaar in inductiesystemen, waarbij restwarmte in elektrische energie wordt omgezet.

Sterk en zwak

Prof.dr. Ekkes Brück leidt het Industrial Partnership Programme van FOM waarbinnen dit onderzoek plaatsvond. Door theoretische berekeningen en experimentele studies te combineren ontwierp zijn onderzoeksteam een materiaal met een zeer sterk magnetocalorisch effect. In dit materiaal zijn sterke en zwakke magnetische subroosters van mangaan en van ijzer ingebed in wisselende atoomlagen. Dit levert een nieuw soort magnetisme op waarin sterk en zwak magnetisme naast elkaar bestaan. Bovendien varieren de onderzoekers de compositie van het materiaal met substitutie. Daarmee kunnen zij de werktemperatuur aanpassen en de gewenste magnetocalorische eigenschappen versterken. De gebruikte materialen zijn ruim beschikbaar en geschikt voor massaproductie. Dat biedt perspectieven voor goedkope productie van hoog-rendement systemen voor koeling of energie-omzetting.

Referentie: Advanced Energy Materials: Volume 1, Issue 6, pages 1215-1219, november 2011

bron: FOM