磁制冷技术
制冷领域磁制冷技术研究
制冷领域磁制冷技术研究引言制冷系统是现代建筑和工业系统中不可或缺的一个部分，因此对于提升制冷系统效能和可靠性的技术的研究和发展具有极大的意义。
磁制冷技术在制冷系统中具有众多的潜力，是近年来颇受关注的一个领域。
本文将探讨制冷领域的磁制冷技术研究，主要包括磁致冷和基于磁熵变的制冷技术。
磁致冷技术磁致冷技术基于磁性材料在磁场中的磁致伸缩变现象。
磁性材料在磁场中的磁熵变可以与热的性质联系起来，即在磁场变化过程中，磁性材料的磁熵变与磁场的变化量成正比。
这样，磁性材料在磁场作用下的磁熵变将为制冷提供一种新的机制。
通过加强或减弱磁场，可以实现磁性材料的磁熵变，从而达到制冷的效果。
当磁性材料在磁场中发生磁态变化时，将会吸收热量。
这种热量吸收带来的效果使得磁致冷技术成为一种非常有前途的新型制冷技术。
磁致冷制冷剂通常包括磁性材料作为热交换介质，如磁性材料隔热层和磁性材料换热器。
磁性材料的磁熵变被应用于磁致冷制冷剂中，从而使其具有制冷效果。
在磁致冷制冷中，通常采用氢氟碳化物（HFC）和氢氟烯碳化物（HFO）等无卤素制冷剂材料。
这些制冷剂的使用可以避免由卤素化学物质产生的环境污染，使得磁致冷技术的应用更加环保。
基于磁熵变的制冷技术基于磁熵变的制冷技术是一种新型的制冷技术，它利用磁性材料的磁熵变特性，通过改变温度和磁场来实现制冷。
这种技术与传统压缩式制冷技术相比，具有高效、环保等优点。
基于磁熵变的制冷技术可以被分类为热辐射、机械驱动和热吸收三种类型。
热辐射型基于磁熵变制冷技术是一种通过吸收热辐射来制冷的技术。
在此技术中，磁性材料的磁熵变会引起热传输，这个过程可以吸收周围环境的热能。
这种制冷技术可以使用地球表面、空气和其他热源作为热源，使其具有广泛的适用性。
机械驱动型基于磁熵变制冷技术是一种通过机械驱动来实现制冷的技术。
它的基本原理是，当磁性材料在磁场中发生磁态变化时，它会吸收热量，这种热量吸收效应可以通过机械驱动来实现。
磁制冷技术的最新动态
磁制冷技术的最新动态磁制冷技术的最新动态步骤一：引言磁制冷技术是一种新兴的、环保的制冷方式，其基本原理是通过改变磁场中材料的磁矩来实现制冷效果。
与传统的压缩机制冷相比，磁制冷具有更高的能效和更低的环境污染，因此备受关注。
本文将根据磁制冷技术的最新动态，为读者介绍该技术的发展现状和未来前景。
步骤二：回顾磁制冷技术的基本原理磁制冷技术的基本原理是通过对材料中的磁矩进行调控来实现制冷效果。
当一个磁场施加到材料上时，材料中的磁矩会发生变化，导致材料中的熵增加，从而使温度下降。
这种制冷方式与传统的压缩机制冷相比，不需要使用制冷剂，因此更环保。
步骤三：最新动态近年来，磁制冷技术在研究和应用领域取得了重要进展。
以下是磁制冷技术的最新动态：1. 新材料的发现：磁制冷技术需要具有特定磁性质的材料，以实现调控磁矩的目的。
最近，科学家们发现了一些新型材料，比如磁性金属合金和稀土材料，具有较大的磁矩变化范围和较低的磁场强度要求，这为磁制冷技术的应用提供了更多可能。
2. 提高制冷效率：为了进一步提高磁制冷技术的效率，研究人员正在探索新的材料结构和磁场调控方法。
例如，一些研究表明，在纳米尺度下调控材料的磁性质可以显著提高磁制冷的效果。
此外，研究人员还在探索将磁制冷技术与其他制冷方式结合的可能性，以进一步提高整体制冷效率。
3. 应用领域的拓展：磁制冷技术目前主要应用于小型制冷装置、低温悬浮系统等领域。
然而，随着技术的不断发展，磁制冷技术在更广泛的应用领域展现出巨大潜力。
例如，磁制冷技术可以应用于电子设备和电动车辆的制冷系统，提高其能效并减少对环境的影响。
步骤四：未来前景磁制冷技术作为一种新兴的、环保的制冷方式，具有广阔的发展前景。
随着新材料的不断发现和制备技术的进步，磁制冷技术的效率将不断提高，使其在更多领域得到应用。
此外，随着全球环保意识的提高，磁制冷技术有望成为替代传统制冷方式的主流技术。
综上所述，磁制冷技术作为一项新兴技术，在近年来取得了重要进展。
6-1 磁制冷技术
BACK
2、磁制冷技术的发展历程
1881：Warburg首先发现磁热效应
Tianjin University of Commerce
1905：Lengeriz首次展示通过改变顺磁材料
的磁化强度导致可逆温度变化
1926、1927：Debye、Gianque从理论上推
导出可以利用绝热去磁制冷
Tianjin University of Commerce
A→B：等温磁化
B→C：绝热去磁 C→D：等温去磁 D→A：绝热磁化
09:20
7
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斯特林（Stirling）循环
Tianjin University of Commerce
两个等温过程
两个非绝热去磁过程
09:20
8
BACK
材料 （R＝Er，Ho，Dy） 铒 钬
09:20
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BACK
磁制冷工质的研究
Tianjin University of Commerce
80K～室温区：当前人类致力的目标
1976：Brown采用金属钆首先实现了室温磁制
冷，制冷温差达80K，但未能实用化：需超导 磁场，稀土金属钆居里温度单一、价格昂贵等
名 称 优 点 缺 点
Tianjin University of Commerce
应 用
Carnot
结构简单，可靠性高， 温度跨度小，外磁场强度 效率高 高，操作复杂 可得到中等温度跨度 要求H/T=const.，外磁场 操作复杂，需要蓄冷器
<20K
Stirling
>20K
Ericsson
可得到大温度跨度,外磁 蓄冷器、外部换热器要求 场操作简单 高，效率较低
制冷空调新技术 第4章 磁制冷技术
臭氧层空洞 (Ozone depletion)
NASA (Wikipedia)
温室效应(Global warming)
Willis Carrier
Wikipedia
磁制冷作为一种环境友好的制冷技术，因效率可以达到卡诺循环的 30% ～ 60%（是气体压缩制冷技术的6倍），而受到了关注！
1. 磁热效应及原理
磁制冷的工作过程示意图
磁制冷工作原理示意图
磁制冷的热力循环
A→B：等温磁化 B→C：绝热去磁 C→D：等温去磁 D→A：绝热磁化
磁制冷的热力循环
两个等温过程 两个非绝热去磁过程
磁制冷的热力循环
两个等磁过程 两个绝热过程
磁制冷的热力循环
两个等温过程 两个等磁过程
磁制冷的热力循环
四种磁制冷循环的比较
反钙钛矿结构化合物虽然能在较宽的温度区间内保持较大的磁熵变，但是其居里温度远离室温，今后的研究重点在如何调节其居里温度在室温附近。
室温区（80K-室温） 在大于80K的温区，因为此时温度较高，晶格熵较大，顺磁工质已不适宜用作制冷工质了，需要用铁磁工质。主要包括4大系列：（1）Gd基系列合金;（2）Mn基系列合金；（3）LaFeSi基系列合金；（4）Heusler合金。
Gd基系列合金材料
Gd金属及其合金一直都是最具代表性的铁磁性材料，也是研究最为广泛的室温磁制冷材料，通常被作为研究其他材料的基准量。这主要是因为： Gd的顺磁相到铁磁相的转变属于二级相变，具有较大的磁矩； Gd金属4f层有7个未成对的电子，具有较高的自旋磁矩，磁热效应显著； 具有良好的导热性及较好的加工型； 金属Gd的居里温度（293K）正好在室温附近，且在居里温度处，0-5T磁场变化下最大的磁熵变ΔSmax约为9.5J/(kg·K)，最大绝热温变ΔTad约为12K。
磁制冷材料原理方式
磁制冷材料原理方式磁制冷技术是一种新兴的绿色冷却方式，它利用磁场来实现冷却效果。
磁制冷材料是磁制冷技术的核心组成部分，它们通过变化磁场来实现磁定态和磁熵变。
本文将深入探讨磁制冷材料的原理方式，以期帮助读者更好地理解这一领域。
我们需要了解磁制冷材料的基本原理。
磁制冷是利用磁矢势进行换热的一种方法，其基本原理是在磁场中通过改变磁场强度或方向实现温度变化。
这种冷却方式是根据磁定态和磁熵变的原理实现的。
磁定态是指在磁场中磁矢势保持不变的状态。
磁制冷材料可以通过改变温度和磁场之间的关系来实现磁定态。
具体而言，当磁场增加时，磁制冷材料的温度会降低，而当磁场减小时，温度会升高。
这种磁定态的变化很大程度上依赖于材料的磁熵变。
磁熵变是指在磁场变化过程中，磁制冷材料的熵发生变化。
熵是物质微观状态的度量，它可以看作是物质的有序程度的度量。
磁制冷材料的熵随着磁场变化会发生变化，从而导致温度的变化。
磁制冷材料的原理方式主要有以下几种：1. 磁气制冷原理方式：这种方式是利用磁矢势对气体进行换热。
磁气制冷材料通常包括铁磁性材料和非铁磁性材料。
在磁场中，铁磁性材料的磁矢势随着温度的变化而变化，从而实现冷却效果。
非铁磁性材料通常通过调整材料的磁负熵效应来实现冷却。
2. 磁致冷原理方式：这种方式是利用磁矢势对固体材料进行换热。
磁致冷材料通常包括铁磁性材料和磁形状记忆合金。
在磁场中，铁磁性材料的磁矢势随着温度的变化而变化，从而实现冷却效果。
磁形状记忆合金则通过改变其形状来实现冷却效果。
3. 磁化力致冷原理方式：这种方式是利用磁矢势对液体材料进行换热。
磁化力致冷材料通常包括铁磁液体和磁流体。
在磁场中，铁磁液体的磁矢势随着温度的变化而变化，从而实现冷却效果。
磁流体则通过调整其磁流变性能来实现冷却效果。
总结回顾一下，磁制冷材料的原理方式主要包括磁气制冷、磁致冷和磁化力致冷。
这些原理方式都是通过改变磁场来实现温度变化，从而实现冷却效果。
磁制冷材料的磁定态和磁熵变是实现磁制冷效果的关键。
磁制冷的原理和应用有哪些
磁制冷的原理和应用有哪些1. 磁制冷的原理磁制冷是一种基于磁热效应的冷却技术，利用材料在磁场中的磁化过程中产生的热量变化来实现冷却。
其原理可以通过以下几个方面来解释：1.1 磁气体冷却效应在磁场中，磁气体的磁矩会发生取向变化，这会产生磁热效应。
当磁矩重新取向时，分子之间会发生碰撞，产生热能。
通过适当的设计，可以将磁气体冷却到低温。
1.2 磁性相变材料冷却效应磁性相变材料在磁场作用下会发生相变，这个过程中会吸收或释放热量。
通过控制磁场的强弱和方向，可以实现磁性相变材料的冷却效果。
1.3 磁热效应和热力循环在磁制冷系统中，通常会采用一种磁热材料和一个磁力循环来实现冷却效果。
当磁场改变时，磁热材料的温度也会相应变化。
通过磁力循环，可以实现冷却效果的放大。
2. 磁制冷的应用磁制冷技术由于其低环境影响和高效冷却效果，已经在许多领域得到了应用。
以下是一些磁制冷技术的应用案例：2.1 制冷设备磁制冷技术可以用于制造家用和商用的制冷设备，如冰箱、冷柜和空调。
与传统的压缩机制冷技术相比，磁制冷具有更高的能效和更低的温室气体排放。
2.2 超导电子设备在一些需要极低温环境的超导电子设备中，磁制冷技术可以用来提供冷却效果。
这些设备包括磁共振成像（MRI）仪器、超导电缆和超导量子计算机等。
2.3 光子学领域磁制冷技术可以用于光子学领域的一些特殊应用，如光子计算、光子器件和光频梳等。
通过磁制冷可以实现这些设备在更高频率和更高功率下的工作。
2.4 纳米材料制备在纳米材料的制备过程中，磁制冷可以用来控制材料的温度和相变过程。
通过精确控制磁场的强度和方向，可以实现对纳米材料结构和性能的调控。
2.5 环境保护磁制冷技术可以帮助减少温室气体排放和化学物质的使用，从而降低对环境的影响。
例如，可以使用磁制冷技术来制造更节能的电子设备和汽车空调系统。
总结起来，磁制冷是一种颇具潜力的冷却技术，其原理基于磁热效应和热力循环。
该技术已经在制冷设备、超导电子设备、光子学、纳米材料制备和环境保护等领域得到应用。
磁制冷技术
磁制冷技术磁制冷技术是一种基于磁场变化来实现冷却效果的新型冷却技术。
它利用磁场调控材料中的自旋系统，通过改变自旋系统的磁熵来实现冷却效果。
磁制冷技术具有环保、高效、节能等优点，因此在各个领域引起了广泛关注和研究。
磁制冷技术的基本原理是利用磁场对材料中自旋系统的调控作用。
在自旋系统中，自旋和磁矩是相互关联的，通过改变磁矩的方向和大小，可以改变自旋系统的自由度。
当磁矩受到外界磁场的作用时，自旋系统会发生磁熵变化，从而引起材料的温度变化。
为了实现磁制冷效果，需要选择合适的磁性材料和磁场调控方式。
目前常用的磁性材料有磁性金属、磁性合金和磁性气体等。
这些材料在外界磁场的作用下，会发生自旋磁矩的取向和大小变化，从而带来温度的变化。
磁制冷技术的应用领域非常广泛。
在低温领域，磁制冷技术可以用于冷却超导材料、磁共振成像仪和低温电子设备等。
在制冷空调领域，磁制冷技术可以用于替代传统的制冷剂，实现更高效、更环保的制冷效果。
此外，磁制冷技术还可以应用于食品冷藏、药品储存和航天器冷却等领域。
磁制冷技术相较于传统的压缩制冷技术具有很多优势。
首先，磁制冷技术不需要使用化学制冷剂，避免了对臭氧层的破坏和温室气体的排放。
其次，磁制冷技术具有高效节能的特点，可以大幅降低能耗和运行成本。
此外，磁制冷技术还可以实现温度的快速调控和精确控制，提高了制冷设备的性能和稳定性。
虽然磁制冷技术具有很多优点，但目前仍存在一些挑战和难题需要克服。
首先，磁制冷技术的研发和应用还处于起步阶段，需要进一步完善和优化。
其次，磁制冷材料的选择和制备也是一个关键问题，需要寻找更加适合的材料来实现高效制冷效果。
此外，磁制冷技术的成本问题也需要解决，以提高其在市场上的竞争力。
磁制冷技术作为一种新型的冷却技术，具有很大的潜力和应用前景。
通过磁场调控材料中的自旋系统，可以实现高效、环保的制冷效果。
随着磁制冷技术的不断发展和完善，相信它将在未来的各个领域发挥越来越重要的作用，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
磁制冷技术
磁制冷技术
磁制冷是一种新型的可持续制冷技术，它将制冷机的拥有者和使用者分开，实现工业化制冷。
它利用强磁场传递低温热量，实现空气加热和冷凝空气加冷，最终实现空调效果。
磁制冷的优点是，制冷机与使用者是分开的，实现了可持续制冷。
而且，它还可以实现远距离传递热量，比如，将某个办公室的空调机组安装在另一个建筑物上，但却可以生成空调效果，从而降低安装成本。
此外，磁制冷还具有节能效果，因其能够散发热量到空气中，减少其燃料消耗。
二、原理
磁制冷的原理是利用磁性材料在两个绝缘体中产生强磁场，从而实现热量传递，实现空气加热和冷凝空气加冷，最终实现空调效果。
首先，磁性材料在一个受控环境中暴露于两个绝缘体之间，使其产生强磁场，这样磁性材料就可以传导热量，实现制冷作用。
其次，当空气进入磁性材料中时，空气会迅速被加热，这时空调机组的外部热量池就会被添加热量，实现空调效果。
最后，当空气从磁性材料的外部热量池中发出时，它会遵循受控环境的温度，从而实现冷凝空气加冷，实现制冷效果。
三、应用
磁制冷技术最常见的应用是空调系统，空调系统采用磁制冷技术实现制冷，通过磁场传递热量实现冷凝空气的加冷，最终实现空调效果。
同时，磁制冷也可以用于冰箱、冷藏室、冷柜等场合。
此外，磁制冷技术还可以应用于其他领域，比如工业热处理，它可以实现远距离传输热量，是实现工业热处理的有效手段。
四、结论
磁制冷是一种新型的可持续制冷技术，它利用强磁场实现热量传递，实现空气加热和冷凝空气加冷，从而实现制冷效果，广泛应用于空调、冰箱、冷藏室、冷柜等场合。
此外，它还可以实现远距离传输热量，是实现工业热处理的有效手段。
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磁制冷技术摘要：传统压缩制冷技术广泛应用于各行各业，形成了庞大的产业，但它存在两个明显的缺陷：制冷效率低且氟利昂工质的泄漏会破坏大气臭氧层。
根据蒙特利尔协议到 2000 年将全面禁止氟利昂的生产和使用，使制冷行业面临一场变革。
现在大力研究开发的无氟替代制冷剂，基本上可以克服破坏大气臭氧层的缺陷，但仍保留了制冷效率低、能耗大的缺陷，而且有的还会产生温室效应等，不是根本解决办法。
磁制冷因具有高效节能、无环境污染、运行可靠、尺寸小、重量轻等优点，且完全具有替换气体压缩制冷的可能，引起了广泛的关注。
所谓磁制冷,即指借助磁制冷材料（磁工质）的磁热效应(MagnetocaIoric Effect，MCE），在等温磁化时向外界排放热量，退磁时从外界吸取热量，从而达到制冷目的。
关键词：磁制冷、无污染、高效节能引言：磁制冷技术是一种极具发展潜力的制冷技术。
其具有节能、环保的特点。
作为磁制冷技术的心脏，磁制冷材料的性能直接影响到磁制冷的功率和效率等性能。
根据蒙特利尔协议，到2000年将逐步禁止氟利昂的生产和使用，使氟利昂压缩制冷面临困境。
磁制冷作为一项高新绿色制冷技术，与传统压缩制冷相比具有如下竞争优势：无环境污染：由于工质本身为固体材料以及可用水来作为传热介质，消除了因使用氟利昂、氨及碳氢化合物等制冷剂所带来的破坏臭氧层、有毒、易泄漏、易燃、易爆等损害环境的缺陷；高效节能：磁制冷的效率可达到卡诺循环的30% ~ 60%，而气体压缩制冷一般仅为5 % ~ l0%，节能优势显著；易于小型化：由于磁工质是固体，其熵密度远远大于气体的熵密度，因而易于做到小型化；稳定可靠；由于无需压缩机，运动部件少且转速缓慢可大幅降低振动与噪音，可靠性高，寿命长，便于维修。
1976年美国国家航空航天局的G.V.Brown[2]首次将磁制冷技术应用于室温范围，采用金属Gd作为磁制冷工质，在7T的超导磁场和无热负荷的条件下获得了47K 的温度差。
此后室温下磁制冷材料的开发进入高速发展的阶段。
国内外一系列的研究发现给室温磁制冷技术商业化、产业化带来了希望。
目前不少国家的科研人员在开发室温磁制冷材料方面进行了广泛的研究，并取得了很多有益的成果，可以预期在不久的将来，磁制冷空调、磁制冷冰箱等新型节能环保的制冷设备将在人们的生活中广泛应用。
因此，磁制冷技术和新型室温磁制冷材料的研发成为各国竞相开展的热点领域。
1、磁制冷技术的原理1.1磁热效应磁热效应(MCE)又称磁卡效应，是磁性材料的一种固有特性，在相变温度（包括居里温度和一级相变温度）附近最为显著[3]。
磁热效应是由于未成对电子的自旋运动。
磁性材料内部存在着大量的磁矩，当材料处于在零磁场时，内部磁矩的方向随机分布、杂乱无章，此时磁熵较大；外加磁场后，磁矩趋向于沿磁场方向规则排列，有序度提高，磁熵显著下降，向外界放出热量；在绝热条件下撤去磁场，磁矩重新无序，混乱度增大，对应着较大的磁熵，材料从外界吸收热量，从而实现制冷。
磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料，磁制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应(Magneto—Caloric Effect，MCE)的制冷。
磁热效应是指磁制冷工质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热量的现象，这和气体的压缩—膨胀过程中所引起的放热一吸热的现象相似，如图1所示。
图1磁制冷制冷技术磁制冷过程描述：(1)外磁化场作用在磁工质上，工质的磁熵减小，温度上升。
(2)通过热交换介质把磁工质的热量带走。
(3)移出外磁化场，磁工质内自旋系统又变得无序，在退磁过程中消耗内能，使磁工质温度下降。
(4)通过热交换介质磁工质从低温热源吸热，从而实现制冷的目的，如图2所示。
图2磁制冷的实现过程原理图目前常用的磁制冷循环方式主要有卡诺循环，斯特林循环，埃里克森循环和布雷顿循环四种。
四种磁制冷循环的比较如下表1所示。
循环名称特点优点缺点适用场合卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成无蓄冷级、结构简单、可靠性高、效率高温度跨度小，需较高外场，存在晶格熵限制，外磁场操作比较复杂顺磁磁工质，结构简单，制冷温度在20 K以下场合斯特林循环由两个等温过程和两个等磁矩过程成需蓄冷器可得到中等温跨要求:B/T为常数,外磁场操作复杂(需计算机控制)制冷温区在20 K以上埃里克森循环由两个等温过程与两个等磁化场过程组成需蓄冷器可得到大温跨外磁场操作简单可使用各种外场蓄冷器传热性能要求很高，结构相对复杂，效率低于卡诺循环，需外部热交换器，且与外部热交换间的热接触要求高，操作复杂。
制冷温度在20 K以场合，20 K以下场合有使用的动向布雷顿循环由两个等磁化场过程与两个绝热过程可得到最大温跨，可使用不蓄冷器中传热性能要求高，需外部热交换器制冷温区在20 K以上组成同大小的场强在4种磁制冷循环中，以磁卡诺循环和磁埃里克森循环研究得最为成熟和应用最多。
当温度很低时，晶格熵可忽略，卡诺循环完全适用。
2磁性材料的选择磁致冷材料根据应用温度范围可大体分为三个温区，即极低温温区(20 K以下)、低温温区(20~77 K)及高温温区(77 K以上)。
随着纳米技术的发展，磁制冷材料纳米化在各国也取得了一定的进展。
磁性物质分为晶格体系、自旋电子体系和传导电子体系，晶格熵、磁熵和电子熵三者则构成了磁性物质的总熵。
在制冷循环中，系统的冷却能力完全取决于磁熵的变化，而与晶格熵和电子熵无关。
在温度远低于室温的情况下，磁熵的变化即为系统的总熵变（晶格熵很小，忽略不计）。
但在室温区附近，由于晶格热振动剧烈导致晶格体系需要用系统的部分冷却量来冷却，此时晶格熵使得磁熵系统的冷却能力有所降低。
因此磁熵大、晶格熵和电子熵小是选择室温磁制冷材料时的主要原则，兼顾其实用性，这通常要根据以下几点来判断：(1)为了获得大的磁熵变，根据Maxwell方程，应选择朗德因子gJ、全角动量J大的磁性材料；(2)选用发生一级磁性转变(即磁性变化与晶体结构转变相耦合)的材料，相变前后两相的磁性差异较大，可以得到较大的磁熵变化；(3)较高的德拜温度，以尽量减小晶格熵和电子熵的不利影响；(4)目前磁制冷技术主要采用埃里克森循环方式，这就要求磁工质有尽可能宽的工作温区；(5)由于磁熵变在相变温度附近取得最大值，材料的相变温度应在室温附近；(6)选择低比热、高导热率材料，以保证可以快速地进行热交换将热量传递出去；(7)电阻率高，以减少涡流损耗；(8)性能稳定，成本低，制备工艺简单。
3 室温稀土磁制冷材料研究现状3.1重稀土元素及其合金作为磁制冷技术的心脏，磁制冷工质的性能直接影响到磁制冷的功率与效率等性能，因此各国学者对于磁制冷材料进行了大量的研究工作重稀土元素及其合金具有较大的磁热效应，其中用于室温的最理想金属是Gd，居里温度为293K，恰在室温区间，且具有较大磁热效应，是室温磁制冷材料的典型代表。
Gd的磁卡效应被广泛地研究，已作为磁制冷工质磁卡效应研究的一个对比标准。
Gd的MCE与温度有关，MCE的峰值在居里温度附近。
在居里温度293 K，当外磁场从2 T降到0，Gd 的磁熵变为5.3 J/Kg.K，磁温变为6.8 K。
当外磁场从5 T降到0，Gd的磁熵变为10.8 J/Kg.K，磁温变为12.2 K。
1997年，Ames实验室的Pecharscky和Gschneidner发现了具有巨磁热效应的Gd5(SixGe1-x)4系列合金[i]，合金的居里点可以在30～300K 之间通过改变Si/Ge比而连续调节(Ge越多，Tc越低)，当x = 0.5时，即Gd5Si2Ge2的磁热效应在276K有一极值(一级相变)，磁场在0-5特斯拉(T)变化下，磁熵变的峰值达到18J/(kg·K)，是金属钆的两倍左右。
然而，金属Gd价格昂贵、易被氧化、抗腐蚀性差等缺点限制了其在巨磁热效应材料的广泛应用。
3.2稀土与过渡族金属间化合物稀土元素磁矩都很高，有利于产生大的磁熵变，但居里温度偏低，利用过渡族金属与稀土元素形成化合物，达到居里温度接近室温同时又保持大的磁熵变的特点，有可能取得新的突破。
目前国际上根据磁性产生机理的不同，可将目前几种典型的磁制冷材料分为4类：(1)稀土磁制冷材料，如常见的Gd、Gd5-(SixGe1-x)4、La(FexSi1-x)13等；(2)类钙钛矿型锰氧化物RMnO3(R为稀土)；(3)过渡族金属基材料，如MnFePAs-(Ge，Si)；(4)Heusler型铁磁性材料，如Ni-Mn-X(X=Ga，In，Sn)等。
一般来说，稀土元素具有较大的磁矩，因此稀土及其合金化合物是目前室温磁制冷材料的研究重点。
目前对稀土合金化合物的研究主要集中在：Gd5Si2Ge2系列化合物、La(FeSi)13系列化合物、ReCo2系列化合物和Re2Fe 17系列化合物。
4我国磁制冷机研究进展美国、日本及法国在磁制冷方面的研究居于世界领先地位。
由于磁制冷技术具有广阔的前景，国内多家科研院所先后加大投资力度，在磁制冷材料与样机方面取得了可喜的成果。
南京大学的卢定伟等人采用活性蓄冷器循环方式，利用永磁体提供高达1.7 T 的磁场，磁制冷工质选用金属Gd，质量为112 g，工作间隙为 9mm×18mm×12mm，拥有高温、低温两个热源，每个热源容积大约为30ml，混有软物质的水作为传热介质，气动装置驱动工质往复式进出磁场，每次循环的载冷剂量约为10 ml，运行周期为5 S。
该样机实现了最大8 K的制冷温跨，但是输出功率不足10 W，样机如图3所示。
图3 南京大学的磁制冷机实物图四川大学设计出了永磁旋转式室温磁制冷机[ii]，如图4所示。
工质轮被分为36个部分，各部分之间填充满金属Gd颗粒，粒径约为0.5 mm，总质量1 kg；工质轮的旋转频率在0.1-0.7 Hz之间连续可调；基于Halbach原理装配的磁铁，空隙高度为20 mm，磁通密度为 1.5 T，用水作为传热介质。
该制冷机可达到的最大温差为11.5K。
当频率为0.15 Hz时最大温差为6.7K，获得的最大制冷功率40 W。
图4 四川大学的旋转式磁制冷机5磁制冷样机存在的问题目前研制的磁制冷样机主要存在以下问题：(1)制冷效率和性能系数与温度跨度有关，随着温度跨度的增加，制冷功率和性能系数都呈直线下。
当磁场变化范围为0~5T时，为了得到23K温度跨度，制冷功率由600W降至100W，而性能系数也显著降低。
这一方面说明磁致冷材料Gd的△S -T曲线MCE峰值不够宽，另一方面也说明其MCE不够大。
(2)磁制冷床往复运动的频率或热交换液体的流速显著影响制冷功率。
据估计，当运动频率增加到10HZ时，制冷功率连续增加，但往复式运动的磁制冷机不能够把频率提得很高。