La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E STUDIO DELLEFFETTO MAGNETOCALORICO IN CORRISPONDENZA DI TRANSIZIONI MAGNETICHE Laureando:

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E STUDIO DELLEFFETTO MAGNETOCALORICO IN CORRISPONDENZA DI TRANSIZIONI MAGNETICHE Laureando:"— Transcript della presentazione:

1 PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E STUDIO DELLEFFETTO MAGNETOCALORICO IN CORRISPONDENZA DI TRANSIZIONI MAGNETICHE Laureando: Pierpaolo Lupo Relatore: Massimo Solzi Corelatore: Nicola Magnani Anno Accademico 2005/2006 Corso di Laurea triennale in Scienza e Tecnologia dei Materiali Titolo dellelaborato finale: UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA FACOLTA DI SCIENZE MM. FF. NN.

2 Risposta termica di un materiale magnetico ad una variazione del campo magnetico applicato Risposta termica di un materiale magnetico ad una variazione del campo magnetico applicato Si manifesta con una variazione della temperatura, all accensione o spegnimento di campo magnetico. Si manifesta con una variazione della temperatura, all accensione o spegnimento di campo magnetico. E maggiore in presenza di transizioni magnetiche E maggiore in presenza di transizioni magnetiche Fu scoperto da Warburg nel 1881 Fu scoperto da Warburg nel 1881 Nel 1926 Giaque e Debye diedero una spiegazione teorica Nel 1926 Giaque e Debye diedero una spiegazione teorica Nel 1933 Giaque e Mc Dougall crearono la prima macchina per la refrigerazione utilizzando un paramagnete. Nel 1933 Giaque e Mc Dougall crearono la prima macchina per la refrigerazione utilizzando un paramagnete. Pecharsky e Gschneider, nel 1997, scoprirono un grande MCE nelle leghe di gadolinio (Gd) Pecharsky e Gschneider, nel 1997, scoprirono un grande MCE nelle leghe di gadolinio (Gd) Nel 1998 primo prototipo di macchina refrigerante Nel 1998 primo prototipo di macchina refrigerante nei laboratori della Astronautics (Zimm). nei laboratori della Astronautics (Zimm).

3

4 Individuare nuovi materiali che manifestino un elevato MCE vicino a temperatura ambiente, con piccole spazzate di campo magnetico. Studiare la variazione di entropia in corrispondenza di particolari transizioni di fase magnetica nelle quali la variazione è massima. Studiare, in particolare, composti intermetallici RT3, in cui sono presenti diverse le transizioni magnetiche.

5 Tutti i composti dei metalli con le terre rare sono definiti intermetalli. Terre rare pesanti, terre rare leggere Vantaggi degli intermetallici Le interazioni in composti intermetallici sono di tre tipi Terra rara- terra rara Molto debole Terra rara- metallo definisce laccoppiamento dei sottoreticoli magnetici Metallo- metallo Più forte, influenza la Tc

6 ErFe 3 Tc=551K; Tcomp=224K Ho 0.5 Er 0.5 Fe 3 Tc=560K; Tcomp=303K Ferromagnete – paramagnete avviene alla temperatura di Curie (Tc). Transizione ordine- disordine.Secondo ordine Transizioni in ferrimagneti alla temperatura di compensazione (Tcomp). Transizione ordine- ordine. Primo ordine. Materiali studiati :

7 Forno ad arcoAnnealing: trattamento termico in atmosfera inerte.

8 TMA Analisi termomagnetica sopra dei 273K. Variazione di flusso magnetico indotta in una coppia di bobine pick-up Suscettometro AC Analisi termomagnetica fino A 5K. SQUID (superconducting quantum interference device). Elevata sensibilità che permette di misurare variazioni nella corrente di pick-up pari ad una parte su un milione e quindi avere una misura della magnetizzazione altrettanto accurata. Magnete superconduttore in elio liquido. Magnetometro a pendolo stazionario Il campione appeso ad unasta è posto in un campo magnetico non uniforme. La forza necessaria a stabilizzare lasta è proporzionale alla magnetizzazione SPD (Singular Point Detection ) in campo pulsato Permette di misurare il campo danisotropia per campioni policristallini fino alla temperatura dellazoto liquido.

9 Misure magnetiche I TERMOMAGNETICHE TMA Suscettometro AC fig.5. Suscettività vs temperatura ErFe 3

10 Misure magnetiche II MAGNETIZZAZIONE ISOTERMA SQUID MAGNETOMETRO A PENDOLO STAZIONARIO

11 Misure magnetiche III ANISOTROPIA IN CAMPO PULSATO SPD Fig.10. SPD di ErFe 3 H=H A

12 T c 1:3 (K)T c 6:23 (K)T c Fe (K)T comp 1:3 (K) ErFe (552) (1043)224 (228)

13 T c 1: 3 (K)T c 6: 23 (K).T c Fe (K)T com 1:3 (K) Ho 0.5 Er 0.5 Fe ,51044 (1043)303

14 Variazioni della T comp in funzione del campo applicato per ErFe3 100 Oe10000 Oe 235 K225 K

15 MISURE DI MCE ALLA Tcomp Misure dirette sono realizzate attraverso la misura della temperatura del campione sottoposto ad un campo magnetico H I e H F, in condizioni adiabatiche Misure indirette consistono nel calcolare da misure di magnetizzazione effettuate per differenti isoterme in funzione di H variabile tra H I e H F

16 MISURE DI MCE ALLA Tcomp

17 MCE temperatura di Curie

18 Passaggio tra due fasi ordinate ferrimagnetiche Bassa variazione dellentropia, positiva. Basso effetto magnetocalorico, inverso. Picco asimmetrico, funzione a gradino Lolmio nella struttura dellErFe 3 ha incrementato la variazione dellentropia Fattori mitiganti: presenza di fasi spurie nel materiale

19 Transizione del primo ordine T Comp (K)( 0.01T) T comp (K)(1T)i(emu/gr)f(emu/gr) ErFe ,5746,19 ΔS(emuT/grK)massa(gr) ErFe 3 0,1360,010 ΔS(ErFe 3 ): 0,11 J/KgK ΔS (Ho 0.5 Er 0.5 Fe 3 :0,3J/KgK. Campo variabile da 0-2T

20 CONCLUSIONI Transizione alla temperatura ambiente MCE<0, inverso MCE non zero in ampio intervallo di temperatura Controllo della Tcomp stechiometrico Basso costo e facilità di produzione

21 RINGRAZIAMENTI Prof. Massimo Solzi (Dip. Fisica) Dott. Nicola Magnani (IMEM-CNR Parma) Dott. Nicola Magnani (IMEM-CNR Parma) Dott. Luigi Pareti (IMEM-CNR Parma) Dott. Luigi Pareti (IMEM-CNR Parma) Dott. Antonio Paoluzi (IMEM-CNR Parma) Dott. Antonio Paoluzi (IMEM-CNR Parma) Dott.ssa Franca Albertini (IMEM-CNR Parma) Dott.ssa Franca Albertini (IMEM-CNR Parma)

22

23 S T 0 T 1 T A H 0 D H1H1 B C Pierpaolo: A-B magnetizzazione il materiale subisce una variazione di entropia B-C il calore è trasferito dal materiale allesterno C-D demagnetizzazione aumento di entropia D-A assorbimento di calore dallambiente interno. Pierpaolo: A-B magnetizzazione il materiale subisce una variazione di entropia B-C il calore è trasferito dal materiale allesterno C-D demagnetizzazione aumento di entropia D-A assorbimento di calore dallambiente interno.

24 Fe % atomica di Erbio Er 1600 L °C 1330°C 1355°C 1345°C 1385°C 1360°C 915°C


Scaricare ppt "PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E STUDIO DELLEFFETTO MAGNETOCALORICO IN CORRISPONDENZA DI TRANSIZIONI MAGNETICHE Laureando:"

Presentazioni simili


Annunci Google