[发明专利]一种固体磁制冷材料、制备方法及磁制冷器

权利要求书

1.一种固体磁制冷材料，其特征在于：该材料为铁磁性材料，由Yb、Ho、Mn、O四种元素组成，化学式为Yb_1-xHo_xMnO₃，x的取值范围为0.01＜x＜0.99；该材料晶相为六方晶系，空间群为P6₃cm，且随着Ho含量的增加，其晶格常数a单调增加；该材料在外磁场作用下诱导发生反铁磁-铁磁(AFM-FM)二级相变，相变过程中产生磁熵变，实现磁制冷作用。

2.一种如权利要求1所述固体磁制冷材料的制备方法，其特征在于：采用固相反应法烧结得到，制备过程具体包括如下步骤：

1)按照一定比例称量好Yb₂O₃、Ho₂O₃和MnCO₃粉末，所述Yb₂O₃、Ho₂O₃和MnCO₃摩尔比例为1-x：x：1，其中0.05<x<0.95，纯度均不低于99.9％，x取值依据实际需要而确定；

2)将准备好的Yb₂O₃、Ho₂O₃粉末分别置于加热炉中预热，预热温度为200-300℃，预热时间为2-8h，以去除其中的水分；

3)将步骤2)中得到的两种粉末与MnCO₃粉末混合；

4)使用行星式球磨机对步骤3)中得到的混合粉末进行球磨2-5h；

5)将步骤4)中得到的混合粉末置于铂坩埚中进行煅烧，煅烧温度为1100-1300℃，时间为20-40h，使其各组分混合均匀；

6)将步骤5)得到的产物冷却后，在30-80Mpa的压强下冷压成型；

7)将步骤6)得到的产物进行烧结，烧结时间为18-36h，烧结温度为1300-1500℃，烧结气氛为空气氛围；

8)将步骤7)烧结后的产物自然冷却到室温，使其中金属元素得到充分氧化。

3.根据权利要求2所述的固体磁制冷材料的制备方法，其特征在于：所述烧结过程在马弗炉中进行。

4.一种固体磁制冷材料，其特征在于：

所述材料由Yb、Ho、Mn、O四种元素组成；且

该材料的化学式为Yb_1-xHo_xMnO₃，其化学式中x的取值范围为0＜x＜1；且

该材料的晶相为六方晶系，空间群为P6₃cm；且

该材料为块体铁磁性材料，在一个维度上Yb、Ho元素的含量是逐渐变化的，且Yb、Ho元素的含量的变化趋势是相反的，Mn元素的含量是均匀分布的；在与所述维度垂直的任一平面内组成该材料的各元素是均匀分布的，且在所述平面内Yb、Ho元素的摩尔含量百分比之和等于Mn元素的摩尔含量百分比；且

所述Yb_1-xHo_xMnO₃随着Ho含量的增加，其晶格常数a单调增加；且

所述Yb_1-xHo_xMnO₃在外磁场作用下诱导发生反铁磁-铁磁(AFM-FM)二级相变，相变过程中产生磁熵变，实现磁制冷作用。

5.根据权利要求4所述的固态磁制冷材料，其特征在于：该材料在一个维度上，化学式Yb_1-xHo_xMnO₃中x的取值由0逐渐增加到1。