[发明专利]一种以铁锰结核混合物制备磁致冷材料的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及磁致冷材料技术，具体涉及一种以铁锰结核混合物制备磁致冷材料的方法。

背景技术：

磁致冷材料属于高新技术材料，在我国仍处于不断研究和创新阶段。四川大学研制成功国内第一台永磁旋转式室温磁致冷样机，是采用钕铁硼永磁体和稀土磁致冷材料，以及制冷工质绕磁体旋转而达到室内制冷的目的，该机具有较大的制冷功率和制冷温跨，有望开发作为冰箱和空调等制冷机的技术基础。其中，所述的磁致冷材料也很关键。因而，制备磁致冷材料的原材料要充足，制备方法须简单，制造成本低一些，才能匹敌现有的蒸气压缩制冷技术等。我国内陆湖相沉积的铁锰结核砂矿分布广泛，其矿物成份主要包括铁、锰、钴、镍等，但多因品位过低，无开采价值而成之为废矿。例如：我国洪泽湖周边就存在这种贫矿床。随着纳米技术的发展，人们对上述铁锰结核砂矿有了新的认识，认为矿体在生物细菌、例如：锰细菌的吞啮环境中所潜藏的纳米变相结构的次生矿是可以开发利用的。申请人发现这些次生矿的颗粒物具有潜在的与纳米四维时空量子：chgc=1.3256222×10-9m-3/S]]>的纳米时空能：Chgcg.c=5.456×10-8kg]]>的纳米时空场产生相干共振能，这种纳米时空共振能是不能在宇观的加速膨胀的无穷开放系统中产生系统逸出功，而只有在纳米结构封闭系统中产生逸出功，成为永久性磁体材料，而作为制备磁致冷材料的原料。

发明内容

本发明提出了一种以铁锰结核混合物制备磁致冷材料的方法，目的在于充分利用铁锰结核砂矿具有潜在的纳米变相结构的次生矿粒与钆镓石榴石混和制备成磁致冷材料，以应用于工农业技术领域。

本发明的技术解决方案：

以硝酸复分解铁锰结构的纳米级次生矿与钆镓石榴石(Gd₃Ga₅O₁₂)等比例重量混合物，所生成硝酸盐与过量的酒石酸水溶液充分混和，脱水，经高温空气加热，即产生由磁性铁离子取代部份非磁性镓离子，由于Fe离子与Gd离子间存在超交换作用，使局域磁矩有序化，构成磁性纳米团族物质材料，即磁致冷材料。

本发明的有益效果：

(一)本发明开发利用了在我国有丰富储藏量的具有潜在纳米变相结构的铁锰结核次生矿，不仅使制备磁致冷材料的原材料来源丰富，而且还拓宽了该次生矿应用于其它纳米技术领域的可能性；

(二)本发明制备工艺简单；

(三)本发明所制备的磁致冷材料可以作为室温磁致冷装置的磁致冷工质；或用于芒硝矿井结晶水的降温再结晶，并同时利用该矿井保存该冷源，待天热时取出应用于需要降温场所；

(四)本发明所制备的磁致冷材料经长期或多次使用，终将失去致冷效果时，可以用作飞砂土壤改造，或作为含有纳米生物金属微量元素的肥料改造低产田。

可见，该磁致冷材料是一种无渣无污染的节能，环保产品。

具体实施方式：

取铁锰结核次生矿或大洋多金属结核次生矿10公斤，加稀硝酸溶解，控制PH值为3-4，再加入钆镓石榴石粉末重量10公斤，匀和，待PH值升高至微酸性约PH 6.5后，再用过量的酒石酸水溶液充分混合经离心脱水机脱水，脱水后的物质经900-1000℃空气中加热，如可采用恒温鼓风茂福炉加热、烘干，冷却后即成磁致冷材料。上述整个反应过程中，产生由磁性铁离子取代部份非磁性镓离子，又由于Fe离子与Gd离子间存在超交换作用，使局域磁矩有序化，构成磁性纳米团簇物质材料，该磁致冷材料有效工作温度范围为15k-40k。