Projekti / Programi
Vpliv elektronske strukture materialov na magnetno kalorični pojav
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.02 |
Tehnika |
Materiali |
Kovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
magnetno kalorični pojav, magnetna entropija, izmenjalna sklopitev, teorija gostotnih funkcionalov
Raziskovalci (4)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
87.054 |
Povzetek
Adiabatno spremembo temperature oz. izotermno spremembo entropije materiala kot posledici spremembe zunanjega magnetnega polja imenujemo magnetno kalorični pojav. Pojav je uporaben za izdelavo magnetnih hladilnikov. Na osnovi elektronske strukture dobljene v okviru teorije gostotnih funkcionalov bomo raziskali mikroskopsko ozadje pojava. Obe karakteristični spremembi bomo določili v približku povprečnega polja in metode Monte Carlo s pomočjo parametrov izračunanih ab initio. Proučili bomo vpliv elektronske strukture in na ta način razložili magnetno kalorični pojav, kar bo omogočilo načrtovanje novih materialov.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave alternativnih načinov hlajenja so pomembne iz ekološkega in ekonomskega vidika, poleg tega pa bogatiji zakladnico znanja na področjih fizike, kemije, vede o materialih, energetike in drugih. Tehnološko zelo obetaven in zanimiv je magnetno-kalorični pojav. Ta tehnologija ne temelji na uporabi zdravju in okolju škodljivih plinov, ne vsebuje zapletenih mehanskih naprav ter je energijsko učinkovito.
Temelji na kombinaciji magnetnega in strukturnega faznega prehoda, zato združuje magnetne in termične lastnosti in je iz tega stališča zelo pomembna za razvoj ustreznih znastvenih področij. Ključnega pomena je uporaba učinkovitega materiala, ki ga odlikuje velika adiabatna temperaturna sprememba ob spremembi zunanjega magnetnega polja. Idealnega materiala, ki bi imel tovrstno zadovoljivo lastnost pri sobni temperaturi (oz. delovni temperaturi hladilnika) še ne poznamo, zato je potrebno vložiti vse napore v njegov razvoj.
Razvoj novih materialov ali izboljšave že obstoječih načeloma temeljijo bodisi na odkrivanju povsem novih zlitin v smislu kemijske sestave in kristalne zgradbe oz. majnih spremembah le teh, ali pa gre za izboljšavo fazne sestave, morfologije, mikrostrukture, čistosti in podobnih lastnosti, ki niso neposredno povezane z samo elektronsko strukturo in so v veliki meri odvisne od postopka in pogojev priprave.
V okviru projekta "Vpliv elektronske strukture materialov na magnetno-kalorični pojav " smo predvsem modelirali lastnosti materialov na katere neposredno vpliva elektronska struktura, ostali dejavniki pa so bili privzeti bolj ali manj idealizirani (enofazna sestava, popolna kemijska in kristalna zgradba itd.) Rezultati so nedvoumno pokazali, da ima obnašanje merljivih makroskopskih količin vsaj delni vzrok v zapleteni elektronski strukturi, kar smo najbolj nazorno pokazali z izračuni kompleksne fermijeve površine in primerjavo z eksperimentalnimi rezultati. V večini primerov smo dosegli popolno kvalitativno ujemanje med teoretičnimi in eksperimentalnimi rezultati, medtem ko so razlogi za določeno kvantitavno neujemanje predvsem neupoštevanje kemičnega nereda, prisotnosti nečistoč, morfologije, mikrostrukture itd. Za prihodnje raziskave na tem področju to pomeni, da se je smiselno osredotociti na iskanje materialov z ustreznimi "intrinzičnimi" lastnostmi ter spreminjanju le teh neposredno preko elektronske strukture npr. s pomočju uvajanja intersticijskih elementov kot so vodik, dušik in morebiti tudi ogljk, ki ohranjajo kristalno zgradbo in morfologijo izhodiščnih zlitin. Zelo obetavne so kompleksne kovinske zlitine s svojimi nenavadnimi lastnostmi, zato bodo prihodnje raziskave lahko potekale v tej smeri.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati raziskovalnega projekta "Vpliv elektronske strukture materialov na magnetno-kalorični pojav" so za razvoj Slovenije pomembni iz stališča njene prepoznavnosti v raziskovalni srenji, saj se pod ustreznimi znastvenimi objavami in na mednarodnih konferencah pojavljajo imena slovenskih raziskovalnih ustanov in raziskovalcev. Predmet projekta je bil magnetno kalorični pojav, ki je sam po sebi zelo zanimiv iz ekološkega in ekonomskega vidika, saj obeta zamenjavo stare tehnologije z novo. Slovenska industrija ima tradicijo s hladilnimi sistemi in je pred časom pokazala zanimanje za magnetno hlajenje, vsekakor pa je na njej, da se pri tem opre na domače znanje.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
