中国科学院赣江创新研究院莫兆军团队：钙钛矿型Eu(Ti, Nb, Zr)O3化合物的磁热效应与制冷性...

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磁制冷系统中，获得了优异的制冷性能。

3 、文章亮点

（ 1 ）通过具有大离子半径的 Nb 和 Zr 元素共取代调节 EuTiO ₃ 体系的磁相互作用，开发得到强铁磁性的 钙钛矿型 Eu(Ti, Nb, Zr)O ₃ 化合物。

（ 2 ） Eu(Ti, Nb, Zr)O ₃ 化合物在液氦温区表现出巨磁热效应，在 0‒1 T 磁场变化下其最大磁熵变、制冷能力和最大绝热温变分别达到 19.6 J·kg ⁻¹ ·K ⁻¹ 、 87.6 J·kg ⁻¹ 和 5.5 K 。

（ 3 ）在温度 4.2 K 、频率 0.5 Hz 下，采用 Eu(Ti, Nb, Zr)O ₃ 颗粒在复合磁制冷模式下的制冷量比纯 GM / HoCu ₂ 模式提高 52% ，表现出优异的磁制冷性能。

4 、研究结果及结论

研究了 Eu(Ti, Nb, Zr)O ₃ 化合物的结构、磁性与磁热效应。发现采用具有大离子半径的 Nb 、 Zr 元素共取代后，化合物能够保持稳定的立方钙钛矿结构，但是能在 EuTiO ₃ 体系中诱导产生显著的晶格膨胀效应，且随着 Zr ⁴⁺ 取代量的增加其晶格常数和晶胞体积几乎都呈现线性增长。同时， Nb 、 Zr 共取代能够有效调节 EuTiO ₃ 的磁相互作用，降低化合物的饱和磁场，增强其铁磁性耦合，使化合物呈显著的铁磁性特征，在低至 0.3 T 的外磁场下作用下磁矩超过 6 μ _B /f.u. ，而在 1 T 磁场下基本达到磁饱和。得益于此， Eu(Ti, Nb, Zr)O ₃ 化合物在低磁场驱动下的磁热效应获得大幅度提高，当温度为 4.5 K 、磁场变化为 0‒1 T 时的磁熵变峰值达到 19.6 J·kg ⁻¹ ·K ⁻¹ ，比 EuTiO ₃ 提高 78% ，是目前报道的相同条件下液氦温度附近磁熵变的最大值；化合物的制冷能力和绝热温变峰值分别为 87.6 J·kg ⁻¹ 和

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