1、 本世纪后半叶，2060年左右，全球能源消费将发生范式转变：我们将把更多的能源用于制冷，而不是供暖。同时，散热应用越来越渗透到我们的日常生活中，导致生态足迹快速增长。新的制冷过程，如磁制冷，可能会限制对气候和环境的影响。来自亥姆霍兹-曾特朗德累斯顿-罗森多夫(HZDR)和达姆施塔特理工大学的研究人员仔细研究了当今最有前途的材料。他们的工作是第一个包含所有相关属性数据的系统化磁热材料库，已发表在《高级能源材料》杂志上。

2、 使用常规气体压缩的人工冷却已经在商业家用应用中存在了大约一百年。然而，在此期间，技术几乎没有变化。专家估计，基于这项技术的大约10亿台冰箱今天已经在全球范围内使用，而且数量还在增加。“冷却技术现在被视为我们四面墙中最大的电力消耗者。典型冷却剂造成环境污染的可能性也是有问题的，”HZDR德累斯顿强磁场实验室的Tino Gottschall博士描述了他的研究。

3、 “磁热效应”可能成为未来冷却技术的核心，这是一些元素和合金在受到磁场作用时突然改变温度的过程。从研究中已经知道了一系列这样的磁热物质。达姆施塔特理工大学材料科学研究所的Oliver Gutfleisch教授补充说：“然而，它们是否适合大规模的家庭和工业应用——这是一个完全不同的问题。

4、 冷却材料的材料数据库。

5、 科学家们正在收集关于物质属性的数据来澄清这些问题。然而，他们很快就遇到了困难。“我们特别惊讶的是，在专业文献中只能找到一些直接的测量结果，”Gottschall报道。“在大多数情况下，这些参数都是从观察到的磁化数据间接得出的。我们发现测量条件，如外加磁场的强度和分布以及测量方案，是不可比的。不匹配。”

6、 为了消除之前公布的材料参数中的不一致性，科学家们设计了一个精心设计的测量程序，该程序涵盖了最有前途的磁热材料及其相关材料特性的整个范围。通过将高精度测量与热力学考虑相结合，达姆施塔特和德累斯顿的研究人员能够生成一致的材料数据集。科学家们现在正在展示这个可靠的数据库，它可以为各种磁冷却应用选择合适的材料。

7、 哪种材料可以带钆？

8、 磁性冷却材料的适用性最终取决于各种参数。它需要材料特性的适当组合来与成熟的冷却技术竞争。为了描述明天冷却材料最重要的特性，戈特沙尔说，“室温下的温度变化应该很大，同时，应该尽可能多地散发热量。”

9、 为了将来进入大规模应用，这些物质在环境和健康方面不应具有有害特性。“此外，它们不应该包括由于供应风险而被归类为关键的原材料，以及在技术应用中替换它们的困难，”古特弗莱施解释说。“在技术流程的整体评估中，这一方面经常被忽视。今天只关注物理属性已经不够了。在这方面，磁冷却也是当前能源转型带来的基本挑战的一个主要例子，如果没有可持续和合适的材料，这将是不可能的。”

10、 在环境温度下，主要磁热标准仍然由钆制成。如果稀土元素进入1特斯拉的磁场，科学家测量的温度变化几乎是3摄氏度。考虑到磁冷却装置在未来的经济可行性，这种磁场强度的产生很可能依赖于商用永磁体。

11、 展望未来。

12、 尽管钆性能优异，但在国内冷却设备中使用钆的前景是不现实的。这种元素是稀土金属中的一种，被认为在安全的长期供应中非常重要。在相同的设计下，铁铑合金制成的热交换器可以在每个冷却循环中散发更多的热量。然而，由于其高风险，铂族金属铑也被欧盟委员会选为原料清单。

13、 然而，研究人员已经发现了候选材料，这些材料在不久的将来很容易获得，并且具有良好的性能。例如，由镧、铁、锰和硅组成的金属间化合物(其中氢存储在晶格中)甚至在可从冷藏室传递的热量方面优于钆。

14、 其他人也可以效仿：HZDR和达姆施塔特工业大学的研究人员正试图扩大磁冷却材料的范围。这两个机构的科学家正在密切合作，准备一系列新的实验来研究磁热材料的特性。例如，在德累斯顿强磁场实验室，他们将研究这些物质在脉冲强磁场中的性能。未来将更加关注给定材料对磁场、应变和温度等不同刺激同时作用的响应，以及高效演示器的构建。