Nghiên cứu cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn)

• Tác giả: Nguyễn Thị Mai
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Thị Kim Anh
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
• Đề tài: Nghiên cứu cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn)
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ NHIỆT
• 1.1. Ứng dụng của vật liệu từ nhiệt
• 1.2. Ứng dụng trong kĩ thuật tạo nhiệt độ thấp
• 1.3. Ứng dụng trong kĩ thuật làm lạnh tại nhiệt độ phòng
• 1.4. Vật liệu từ nhiệt Heusler Ni-Mn-(Sb, Sn)
• 1.5. Cấu trúc của hợp kim Heusler
• 1.6. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Heusler Ni-Mn-(Sb, Sn)
• 1.7. Một số kết quả nghiên cứu vật liệu từ nhiệt Heusler nền Ni-Mn tại Việt Nam
• 1.8. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Hiệu ứng từ nhiệt
• 2.2. Cơ sở nhiệt động học của hiệu ứng từ nhiệt
• 2.3. Phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu
• 2.3.1. Phương pháp đánh giá trực tiếp
• 2.3.2. Phương pháp đánh giá gián tiếp
• 2.4. Tham số tới hạn của chuyển pha từ
• 2.5. Sơ lược về sự chuyển pha
• 2.6. Tham số tới hạn β, γ và δ
• 2.7. Phương pháp xác định tham số tới hạn
• 2.8. Một số mô hình giải thích trật tự sắt từ
• 2.8.1. Mô hình Heisenberg
• 2.8.2. Mô hình trường trung bình
• 2.9. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 3.1. Phương pháp chế tạo mẫu
• 3.1.1. Phương pháp chế tạo mẫu khối
• 3.1.2. Phương pháp chế tạo mẫu băng
• 3.1.3. Phương pháp chế tạo mẫu băng đa lớp
• 3.2. Phương pháp xử lí nhiệt
• 3.3. Nhiễu xạ tia X
• 3.4. Hệ đo từ kế mẫu rung
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT TỪ VÀ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT CỦA HỢP KIM Ni-Mn-(Sb, Sn)
• 4.1. Cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của băng Ni50Mn50-xSbx
• 4.1.1. Cấu trúc của băng Ni50Mn50-xSbx
• 4.1.2. Tính chất từ của băng Ni50Mn50-xSbx
• 4.1.3. Hiệu ứng từ nhiệt của băng Ni50Mn50-xSbx
• 4.1.4. Tham số tới hạn của băng Ni50Mn50-xSbx
• 4.2. Cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim khối Ni50Mn37Sn13
• 4.2.1. Ảnh hưởng của điều kiện ủ lên cấu trúc của hợp kim khối Ni50Mn37Sn13
• 4.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện ủ lên tính chất từ của hợp kim khối Ni50Mn37Sn13
• 4.2.3. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim khối Ni50Mn37Sn13 sau ủ nhiệt
• 4.2.4. Tham số tới hạn của hợp kim khối Ni50Mn37Sn13 sau ủ nhiệt
• 5. CHƯƠNG 5: ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY THẾ Cu VÀ Ag CHO Ni LÊN TÍNH CHẤT TỪ VÀ MCE CỦA HỢP KIM Ni50Mn37Sn13
• 5.1. Ảnh hưởng của sự thay thế Cu cho Ni trong băng hợp kim Ni50Mn37Sn13
• 5.1.1. Cấu trúc của băng hợp kim Ni50-xCuxMn37Sn13
• 5.1.2. Tính chất từ của băng hợp kim Ni50-xCuxMn37Sn13
• 5.1.3. Hiệu ứng từ nhiệt của băng hợp kim Ni50-xCuxMn37Sn13
• 5.1.4. Tham số tới hạn của băng hợp kim Ni50-xCuxMn37Sn13
• 5.2. Ảnh hưởng của sự thay thế Ag cho Ni trong hợp kim khối Ni50Mn37Sn13
• 5.2.1. Cấu trúc của hợp kim khối Ni50-xAgxMn37Sn13
• 5.2.2. Tính chất từ của hợp kim khối Ni50-xAgxMn37Sn13
• 5.2.3. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim khối Ni50-xAgxMn37Sn13
• 5.2.4. Tham số tới hạn của hợp kim khối Ni50-xAgxMn37Sn13
• 5.3. Ảnh hưởng của sự thay thế Ag cho Ni trong băng hợp kim Ni50Mn37Sn13
• 5.3.1. Cấu trúc của băng hợp kim Ni50-xAgxMn37Sn13
• 5.3.2. Tính chất từ của băng hợp kim Ni50-xAgxMn37Sn13
• 5.3.3. Hiệu ứng từ nhiệt của băng hợp kim Ni50-xAgxMn37Sn13
• 5.4. Tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của băng đa lớp
• 5.4.1. Tính chất từ của băng hợp kim đa lớp
• 5.4.2. Hiệu ứng từ nhiệt của băng hợp kim đa lớp
• 5.5. Kết luận chương 5
• KẾT LUẬN CHUNG
• Danh mục các công trình khoa học đã công bố
• Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về hợp kim Heusler Ni Ag Cu Mn Sb Sn

Hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) là một trong những vật liệu từ nhiệt có tiềm năng ứng dụng cao trong công nghệ hiện đại. Chúng được nghiên cứu rộng rãi nhờ vào tính chất từ và khả năng thay đổi nhiệt độ khi chịu tác động của từ trường. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất từ của hợp kim mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực làm lạnh và lưu trữ năng lượng.

1.1. Cấu trúc tinh thể của hợp kim Heusler

Cấu trúc tinh thể của hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) thường có dạng X2YZ, trong đó X là Ni, Y là Ag hoặc Cu, và Z là Mn, Sb hoặc Sn. Cấu trúc này tạo ra các tính chất từ đặc biệt, giúp cho hợp kim có khả năng hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng từ nhiệt.

1.2. Tính chất từ của hợp kim Heusler

Tính chất từ của hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) được xác định bởi sự tương tác giữa các nguyên tử trong cấu trúc. Các nghiên cứu cho thấy hợp kim này có thể thể hiện tính chất sắt từ hoặc phản sắt từ tùy thuộc vào thành phần và điều kiện chế tạo.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hợp kim Heusler

Mặc dù hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) có nhiều tiềm năng, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc nghiên cứu và ứng dụng chúng. Các vấn đề này bao gồm sự ổn định của cấu trúc, khả năng điều chỉnh tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt trong các điều kiện khác nhau.

2.1. Ổn định cấu trúc của hợp kim

Sự ổn định của cấu trúc tinh thể là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất từ của hợp kim Heusler. Nghiên cứu cho thấy rằng các yếu tố như nhiệt độ và áp suất có thể làm thay đổi cấu trúc, dẫn đến sự thay đổi trong tính chất từ.

2.2. Khả năng điều chỉnh tính chất từ

Khả năng điều chỉnh tính chất từ của hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) thông qua việc thay thế nguyên tố là một thách thức lớn. Việc tìm ra tỷ lệ tối ưu giữa các nguyên tố có thể giúp cải thiện hiệu suất từ nhiệt của hợp kim.

III. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất từ

Để nghiên cứu cấu trúc và tính chất từ của hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn), nhiều phương pháp hiện đại đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm nhiễu xạ tia X, đo từ độ và phân tích nhiệt động học.

3.1. Nhiễu xạ tia X trong nghiên cứu cấu trúc

Nhiễu xạ tia X là một trong những phương pháp chính để xác định cấu trúc tinh thể của hợp kim Heusler. Phương pháp này cho phép xác định các thông số mạng và cấu trúc tinh thể một cách chính xác.

3.2. Đo từ độ và phân tích nhiệt động học

Đo từ độ giúp xác định tính chất từ của hợp kim, trong khi phân tích nhiệt động học cung cấp thông tin về hiệu ứng từ nhiệt. Sự kết hợp giữa hai phương pháp này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của hợp kim trong các ứng dụng thực tiễn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hợp kim Heusler Ni Ag Cu Mn Sb Sn

Hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) có nhiều ứng dụng trong công nghệ làm lạnh và lưu trữ năng lượng. Nhờ vào hiệu ứng từ nhiệt, hợp kim này có thể được sử dụng trong các thiết bị làm lạnh hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

4.1. Ứng dụng trong công nghệ làm lạnh

Hợp kim Heusler có khả năng thay đổi nhiệt độ khi chịu tác động của từ trường, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị làm lạnh. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu suất làm lạnh của hợp kim này có thể vượt trội hơn so với các vật liệu truyền thống.

4.2. Ứng dụng trong lưu trữ năng lượng

Ngoài ứng dụng trong làm lạnh, hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) còn có tiềm năng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Việc sử dụng hiệu ứng từ nhiệt có thể giúp cải thiện hiệu suất của các hệ thống lưu trữ năng lượng, từ đó góp phần vào việc phát triển công nghệ năng lượng bền vững.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hợp kim Heusler

Nghiên cứu về hợp kim Heusler Ni(Ag, Cu)-Mn-(Sb, Sn) đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực vật liệu từ nhiệt. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn và cải tiến công nghệ trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu từ nhiệt

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, nghiên cứu về vật liệu từ nhiệt, đặc biệt là hợp kim Heusler, sẽ tiếp tục được mở rộng. Các nghiên cứu mới sẽ tập trung vào việc cải thiện tính chất từ và khả năng ứng dụng của hợp kim trong thực tiễn.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Định hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ bao gồm việc khám phá các thành phần mới trong hợp kim Heusler và tối ưu hóa quy trình chế tạo. Điều này sẽ giúp phát triển các vật liệu có tính chất vượt trội hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của công nghệ hiện đại.