溫度20 K以上，特別是近室溫附近，磁性離子系統(tǒng)熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，順磁鹽中磁有序態(tài)難以形成，它在受外磁場(chǎng)作用前后造成的磁系統(tǒng)熵變減小，磁熱效應(yīng)減弱。所以，進(jìn)入室溫區(qū)制冷，低溫磁制冷所采用的材料和循環(huán)都不適用，故很長(zhǎng)時(shí)間室溫磁制冷沒(méi)有什么發(fā)展。直到1976年美國(guó)國(guó)家宇航局(NASA)的布朗(Brown)首次完成室溫磁制冷實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)了該領(lǐng)域的發(fā)展。1980年，日本政府、產(chǎn)業(yè)界和大學(xué)三方面人員組成“室溫磁性冷凍研究會(huì)”。以后十多年室溫磁制冷技術(shù)進(jìn)展較快。目前，磁制冷步入室溫制冷應(yīng)用的研究仍在進(jìn)行。
圖1-9示出金屬釓(Gd)在200~ 300 K條件下的T-s圖。若按卡諾循環(huán)制冷(圖中1'-2-3'-4'-1')，則溫降很小，這時(shí)應(yīng)采用艾里克森循環(huán)(Ericsson )，如圖中1-2-3-4-1所示。它由四個(gè)過(guò)程組成:1-2為等溫磁化;2-3為等磁場(chǎng)過(guò)程(溫度降低); 3-4為等溫退磁(吸熱制冷);4-1為等磁場(chǎng)過(guò)程(溫度上升)。
布朗用7T的磁場(chǎng)和金屬釓，按上述循環(huán)成功地從室溫制取到-30℃的低溫。布朗的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-10所示。將金屬釓板(磁材料)浸在蓄冷筒的蓄冷液體(水+乙二醉溶液)中。利用磁場(chǎng)變化配合蓄冷筒上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)。圖1-10中示出了一個(gè)周期的變化過(guò)程。經(jīng)過(guò)多次反復(fù)，筒體上部達(dá)到323 K，下部達(dá)到243 K。
室溫磁制冷實(shí)用化的研究包括以下主要方面:①尋找合適的磁材料(工質(zhì))，它應(yīng)具有的特點(diǎn)是離子磁矩大，居里點(diǎn)接近室溫，以較小磁場(chǎng)作用與除去作用時(shí)能夠引起足夠大的磁熵變(即磁熱效應(yīng)顯著)。現(xiàn)已研制出一系列稀土化合物作磁制冷材料，如R-Al,R-Ni,R-Si等系列的物質(zhì)(R代表稀土元素)，還有復(fù)合型磁制冷物質(zhì)(由居里點(diǎn)不同的幾種材料組成);②外磁場(chǎng)需采用高磁通密度的永磁體;③研究最合適的磁循環(huán)并解決實(shí)現(xiàn)循環(huán)時(shí)涉及的熱交換問(wèn)題。
