Neue kalorische Materialien mit maßgeschneiderter Hysterese: Von grundlegenden Mechanismen zur Anwendung

• Antragsteller: Professor Dr. Mehmet Acet; Privatdozent Dr. Markus Gruner; Professor Dr. Oliver Gutfleisch; Professor Dr. Heiko Wende
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227075520

Die Technologie der magnetischen Kühlung könnte in naher Zukunft die Marktreife erreichen, jedoch muss es dafür Ingenieuren und Naturwissenschaftlern gelingen, kostengünstige Geräte zu konzipieren, die in der Lage sind, bei hohen Frequenzen effizient zu arbeiten. Zu den zentralen Aufgaben des Projekts "Neue kalorische Materialien mit maßgeschneiderter Hysterese: Von grundlegenden Mechanismen zur Anwendung" gehören zum einen die Weiterentwicklung von ausgewählten magnetokalorischen Materialien für deren Einsatz in magnetischen Kühleinheiten oder Wärmepumpen und zum anderen der Aufbau eines Demonstrators. Arbeitsgruppen aus der theoretischen Physik, der Grundlageforschung und denMaterialwissenschaften arbeiten zusammen, da eine enge Verzahnung zwischen Experiment und Theorie unerlässlich ist, um die grundlegenden Phänomene und insbesondere die Hysterese besser zu verstehen. Parallel dazu werden anwendungsbezogene Untersuchungen an den verschiedenen Materialien unter tatsächlichen Betriebsbedingungen eines magnetokalorischen Kühlgeräts durchgeführt. Für diese Anwendung werden Materialien benötigt, die größtmögliche Effekte in kleinen Magnetfeldern liefern. Aufbauend auf unseren Vorarbeiten haben wir folgende vielversprechende Materialsysteme ausgewählt: La-Fe-Si, Heusler-Legierungen, Fe2P-Verbindungen, Antiperovskite und neuartige Übergangsmetallverbindungen. All diese Systeme weisen eine Umwandlung erster Ordnung auf und daher liegt das Hauptaugenmerk auf der Verringerung der magnetischen und thermischen Hysterese für einen effizienten zyklischen Betrieb. Um die Reversibilität des magnetokalorischen Effekts, das Ermüdungsverhalten als auch die Wärmeübertragungseigenschaften der Materialien im Betrieb überprüfen zu können, wird ein Demonstrator aufgebaut. Für ein besseres Verständnis der Ursachen der Hysterese und deren Verringerung sind Untersuchungen auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen notwendig. Die Verbindung von Grundlagenforschung und Anwendung ist entscheidend für unserVorhaben. Wir erreichen das durch modernste Präparationstechniken in Kombination mit einer Charakterisierung durch Experiment und Theorie, die den Stand der Technik ausnutzt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1599: Kalorische Effekte in ferroischen Materialien: Neue Konzepte der Kühlung
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Michael Farle