Магнитокалорический эффект – это процесс смены температуры магнитного материала в момент его намагничивания или размагничивания. При этом внешняя среда не должна оказывать температурное влияние на магнит, т.е. процесс происходит в адиабатических условиях. В магнитном материале атом и кристаллическая решетка обмениваются своей энергией, в результате чего происходит изменение температуры. При этом нагрев происходит в момент воздействия магнитного поля, а во время снятия его воздействия – снижение температуры.Изучение этого эффекта открывает новые перспективы в сфере разработки холодильных установок и кондиционеров. В зависимости от вида воздействия магнитного поля, меняется и температурный эффект. Если сделать изменения поля циклическими, тогда магнит будет постепенно охлаждаться. И таким образом магнит послужит аналогом хладагента, который используется в обычных холодильных установках.
По сравнению с обычными холодильными установками, магнитные охлаждающие устройства намного более компактные. Во-первых, сам магнит, как охлаждающий материал, более плотный, по сравнению с газом, который используется традиционно. А во-вторых, отпадает необходимость в установке компрессора.
Более того, магнитные установки обладают еще рядом преимуществ. Так, в них отсутствуют вредные фреоны, без которых в обычной установке не обойтись. Кроме того, по расчетам у магнитных охлаждающих установок более высокий КПД, и они более экономичные.
Технология эта достаточно молодая. Первый рабочий прототип был создан в 1998 году в Astronautics Corporation of America. В качестве рабочего тела был использован металл гадолиний, который перемещали с частотой 0,17 Гц между теплообменниками и сверхпроводящим магнитом с величиной поля в 5 Тесла. Работала установка при комнатной температуре, мощность ее составляла 600 Вт. Работы по изучению и усовершенствованию технологии продолжаются и по сей день.
На данный момент в компании идет разработка кондиционера, способного охладить большое помещение в 100 кв.м. Для этого берут небольшой плоский диск, затем из магнитного материала монтируют пористые клинья. Вокруг этого диска организовано постоянное магнитное поле с помощью магнита в виде разорванного кольца. В разрыве этого кольца получается сконцентрированным магнитное поле. В момент вращения диска каждый клин, проходя через зазор, нагревается, затем охлаждается при выходе из зазора. Таким образом, клинья при движении то нагреваются, то охлаждаются. Добавив в систему жидкость, эти изменения температуры будут касаться и ее. При охлаждении жидкость начинает забирать тепло из внешней среды, т.е. из помещения. Важно, что конструкция должна быть продумана таким образом, чтобы магнитное поле не выходило за пределы установки и не оказывало влияние на другие приборы, находящиеся в непосредственной близости от установки.
Когда разработчики смогут запустить процесс промышленного производства таких установок, они быстро оттеснят традиционные системы охлаждения. Они экономичны, экологичны, работают гораздо тише, а охлаждают лучше.