物理学院都有为院士和王敦辉教授课题组在磁电耦合效应的研究中取得重要进展，他们的研究论文“Electric Field Control of the Magnetocaloric Effect”最近在线发表于《Advanced Materials》上（DOI: 10.1002/adma.201404725）。
磁制冷是以磁性材料的磁热效应为基础的一种新型制冷技术，它具有环境友好和节能高效的特点，被认为最有可能取代当前的空气压缩制冷技术，从而受到广泛的关注。最近的研究成果表明Ni-Mn基铁磁形状记忆合金在磁场诱导的磁结构相变过程中伴随着巨大的磁热效应，是一种潜在的磁制冷工质。但该合金的磁结构相变属于一级相变，伴随较大的热滞和磁滞，存在着较大的损耗。此外，因为磁相变只发生在有限的温度范围内，使得磁制冷的有效工作温区较窄。这些不利因素都严重影响了其在磁制冷技术中的实际应用。
利用电场来调控材料的磁性是当前凝聚态物理研究的一个热点方向，但目前该领域的研究大都集中在电场调控磁化强度、矫顽力和交换偏置等方面，而对相关磁效应的调控则研究的较少。该课题组率先将电场调控的理念应用到磁制冷效应中。他们通过将Ni-Mn基铁磁形状记忆合金薄带与压电陶瓷衬底相结合，制备了Ni-Co-Mn-In/PMN-PT层状样品并研究了外加电场对Ni-Co-Mn-In磁结构相变和磁热效应的影响。研究结果表明：（1）随着外加电场的变化，Ni-Co-Mn-In的相变温度发生了变化，且伴随的磁卡效应变化不大，这样通过调控电场就可以有效地扩宽磁制冷温区（如图一所示）；（2）在外加电场的作用下，Ni-Co-Mn-In的热滞和磁滞都明显的减小。这些结果表明，通过电场的调控可以显著地优化Ni-Mn基铁磁形状记忆合金的磁制冷性能。在此基础下，他们还提出了电场调控的磁制冷样机模型，通过改变电场，可以使得磁制冷工质一直工作在其最佳制冷温区，从而极大地提高了磁制冷效率。
本论文的第一作者是2012级博士生龚元元，通讯作者是王敦辉教授。该项工作得到了973项目和国家自然科学基金的支持。（物理学院）
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