美國坦普爾大學(xué)和馬里蘭大學(xué)研究人員發(fā)現了一新類(lèi)型磁鐵，當放置于磁場(chǎng)中時(shí)，其體積會(huì )發(fā)生膨脹，且在能量收集過(guò)程中浪費的熱量少至可忽略不計。這一新發(fā)現擁有巨大應用潛力，不僅有望取代現有技術(shù)，還可創(chuàng )建新的應用。坦普爾大學(xué)機械工程系系主任、材料基因組學(xué)和量子器件實(shí)驗室負責人哈�！さ掀铡唐绽c馬里蘭大學(xué)材料科學(xué)和工程系教授曼弗雷德·烏提格在21日出版的《自然》雜志上發(fā)表了他們的研究結果。
喬普拉說(shuō)：“我們的發(fā)現從根本上改變了我們對自1841年以來(lái)就已有所認識的某種特定類(lèi)型的磁鐵的理解�！� 19世紀40年代，英國物理學(xué)家詹姆斯·焦耳發(fā)現，當被置于磁場(chǎng)中時(shí)，鐵基磁性材料會(huì )改變它們的形狀，但體積保持不變。這種現象被稱(chēng)為“焦耳磁致伸縮”，自發(fā)現至今的175年中，所有磁體都表現出了這一特征。 “我們發(fā)現了一類(lèi)新的磁鐵，我們稱(chēng)之為非焦耳磁致伸縮磁鐵。在磁場(chǎng)中，它們的體積出現了巨大變化�！辈槠绽f(shuō)， “而且，這些非焦耳磁致伸縮磁鐵還具有以最小的熱量損失來(lái)收集或轉換能量的非凡能力�！� 喬普拉和烏提格將特定的鐵基合金放在爐中加熱至大約760攝氏度，并持續30分鐘，之后迅速將其冷卻到室溫，這時(shí)材料表現出了非焦耳磁致伸縮行為。 他們發(fā)現，經(jīng)過(guò)熱處理的材料中包含從未見(jiàn)過(guò)的微小蜂窩狀結構，這是其在磁場(chǎng)中表現出非焦耳磁致伸縮反應的關(guān)鍵。烏提格補充說(shuō)： “知道這個(gè)獨特的結構將使研究人員能夠開(kāi)發(fā)出具有同樣特性的新材料�！� 研究人員指出，受焦耳磁致伸縮所限，常規磁鐵只能被用作在一個(gè)方向上施加力的致動(dòng)器。即便只在兩個(gè)方向上致動(dòng)，也需要大量笨重的磁鐵，這會(huì )增大體積、降低效率。而非焦耳磁致伸縮磁鐵可同時(shí)向各個(gè)方向膨脹，因此要制造緊湊型全向致動(dòng)器將很容易實(shí)現。 由于這些新型磁鐵也有節能的特性，它們可以用來(lái)打造熱損耗極低的新一代傳感器和致動(dòng)器，應用于航空航天、汽車(chē)、生物醫藥、國防、空間探索和機器人等領(lǐng)域。 研究人員還表示，這種新型磁鐵不含稀土元素，因而可以替代現有的昂貴但機械性能低的稀土基磁致伸縮材料。 來(lái)源：科技日報 |
