Efectos Magnetovolúmico y Magnetocalórico en el compuesto Nd2Fe17

EFECTOS MAGNETOVOLÚMICO Y EFECTOS MAGNETOVOLÚMICO Y MAGNETOCALORICO EN EL MAGNETOCALORICO EN EL

COMPUESTO NdCOMPUESTO Nd22FeFe1717

Presentado por Presentado por Pablo ÁlvarezPablo Álvarez

Trabajo dirigido por:Trabajo dirigido por:Pedro Gorria KorresPedro Gorria Korres

Blanca Hernando GrandeBlanca Hernando Grande

P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008

OBJETIVOS DEL TRABAJOOBJETIVOS DEL TRABAJO

I. Caracterizar estructural y magnéticamente el I. Caracterizar estructural y magnéticamente el compuesto Ndcompuesto Nd22FeFe1717

II. Dependencia de los Parámetros de Celda con la II. Dependencia de los Parámetros de Celda con la Temperatura: Efecto de MagnetovolumenTemperatura: Efecto de Magnetovolumen

III. Determinar el Comportamiento de la Entropía III. Determinar el Comportamiento de la Entropía Magnética en Función del Campo Magnético y la Magnética en Función del Campo Magnético y la Temperatura: Efecto MagnetocalóricoTemperatura: Efecto Magnetocalórico


OBJETIVOSOBJETIVOS

Sistema R-Fe: Estudio Interacciones Sistema R-Fe: Estudio Interacciones 3d-4f3d-4f

Materiales Magnéticamente Duros o Materiales Magnéticamente Duros o BlandosBlandos

RR22FeFe1717 Presenta Efecto Magnetocalórico, con Presenta Efecto Magnetocalórico, con

Menor Coste que Materiales Basados en GdMenor Coste que Materiales Basados en Gd

Existencia de Efectos de MagnetovolumenExistencia de Efectos de Magnetovolumen


INTRODUCCIONINTRODUCCION

RR22FeFe1717 (R = Y, Gd, Pr, Nd, ...) (R = Y, Gd, Pr, Nd, ...)

HexagonalHexagonalG.E. P6G.E. P63 3 / mmc/ mmc

Estructura CristalinaEstructura CristalinaThTh22NiNi1717

Ho--LuHo--Lu

RomboédricaRomboédricaG.E. R3MG.E. R3M

Estructura Cristalina Estructura Cristalina ThTh22ZnZn1717

La--EuLa--Eu

Y, Gd, Tb, Dy Y, Gd, Tb, Dy





DDii < 2.45 Å < 2.45 Å Canje NegativoCanje Negativo

DDii > 2.45 Å > 2.45 Å Canje PositivoCanje Positivo

Efectos Efectos Magneto-VolumenMagneto-Volumen

Expansión Térmica AnómalaExpansión Térmica Anómala

Dependencia Negativa TDependencia Negativa TCC

con Presióncon Presión

DD6c-6c6c-6c < 2.45 Å (Dumbbell-site) < 2.45 Å (Dumbbell-site) Almacenamiento de EAlmacenamiento de E

MagMag





Efecto Magnetocalórico: Efecto Magnetocalórico:

Variación Isotérma de Variación Isotérma de

Entropía Magnética al Entropía Magnética al

Variar el Campo Variar el Campo

MagnéticoMagnético



Máximo Efecto a TMáximo Efecto a Tordenorden

Refrigeración DomésticaRefrigeración Doméstica TTorden orden ≈ RT ≈ RT

Ciclo de EricssonCiclo de Ericsson(Refrigeración a (Refrigeración a

Temperatura Temperatura Ambiente)Ambiente)

Fe – 99.9 %Fe – 99.9 %

Pr – 99.98 %Pr – 99.98 %

Fusión en Horno de Fusión en Horno de Arco MAM-1 Edmund Arco MAM-1 Edmund

BühlerBühler

Recocido 1373 K Recocido 1373 K 1 semana1 semana


TECNICAS EXPERIMENTALESTECNICAS EXPERIMENTALES

Congelación de Congelación de la Fase Thla Fase Th22ZnZn1717

D2BD2B

Monocromador Ge (335) Monocromador Ge (335) (λ = 1.594 Å)(λ = 1.594 Å)2θ = [52θ = [500, 160, 16000] ] Δθ = 0.05Δθ = 0.0500

T = 300 KT = 300 K

D1BD1BMonocromador Grafito Monocromador Grafito (002) (002) (λ = 2.52 Å)(λ = 2.52 Å)2θ = [202θ = [2000, 100, 10000] ] Δθ = 0.2Δθ = 0.200

T = [5 K, 450 K]T = [5 K, 450 K](Criostato + Horno)(Criostato + Horno)ΔT = 2 K/minΔT = 2 K/min



PPMS-14T platformPPMS-14T platformQuantum DesignQuantum Design

VSMVSMµµ00H hasta 14 TH hasta 14 T∆µ∆µ00H = 0.1 TH = 0.1 TT = [2 K, 350 K]T = [2 K, 350 K]

Rayos XRayos XSeifert XDR 3000 T/TSeifert XDR 3000 T/TRadiación Cu Radiación Cu ((λλ11 = 1.541 Å y = 1.541 Å y λλ22 = = 1.544 Å)1.544 Å)2θ = [22θ = [200, 160, 16000] ] Δθ = 0.02Δθ = 0.0200

T = 300 KT = 300 K




ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA


ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA

Ajuste en Ajuste en MultiPatternMultiPattern

Diferencias en Diferencias en ResoluciónResolución

Diferencias en los Diferencias en los AjustesAjustes

Desplazamiento del Pico (006) Hacia Desplazamiento del Pico (006) Hacia Ángulos MayoresÁngulos Mayores

Disminución de Disminución de la Distancia la Distancia

Interplanar en Interplanar en la Dirección la Dirección

UniáxicaUniáxica

Anomalías Magneto-Anomalías Magneto-VolúmicasVolúmicasP. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre,

20082008

MAGNETOVOLUMENMAGNETOVOLUMEN

(006)(006)(220)(220)


MAGNETOVOLUMENMAGNETOVOLUMEN

Disminución del Disminución del Parámetro cParámetro c

Dilatación AnómalaDilatación Anómala


PROPIEDADES MAGNETICASPROPIEDADES MAGNETICAS

TTCC ~ 332 K~ 332 K

5 mT

30 mT


PROPIEDADES MAGNETICASPROPIEDADES MAGNETICAS

MsMsBulkBulk = 146 ± 5 = 146 ± 5 AmAm22kgkg-1-1


MAGNETOCALORICOMAGNETOCALORICO

Relación Relación dedeMaxwellMaxwell

I. Máximos a ≈ TI. Máximos a ≈ TCC

II. Desplazamiento II. Desplazamiento de de los Máximos con los Máximos con µµ00HH





Curva UniversalCurva Universal

Ι. ∆Ι. ∆S(H,TS(H,Trr)/)/∆∆SSMaxMax(H) (H) = a= a

II. II. θθ = (T-T = (T-TMaxMax)/(T)/(Trr--TTMaxMax))

V. Franco, et al. J. Appl. Phys., 103 (07B316):1-3, 2008.



687687Gd Gd

573573Pr2Fe17 BM-10hPr2Fe17 BM-10h

506506Pr2Fe17 BulkPr2Fe17 Bulk

518Nd2Fe17 BulkNd2Fe17 Bulk

RCP (RCP (µµ00H = 5 T)H = 5 T)

(J·kg(J·kg-1-1))MaterialMaterial

P. Gorría, J.L. Sanchez Ll., P. Alvarez, M..J. Perez, J. Sanchez Marcos and J.A. Blanco.J. Phys D: Appl. Phys., (41):192003 (5pp), 2008.

I. El compuesto cristaliza en la Fase I. El compuesto cristaliza en la Fase ThTh22Ni17Ni17

II. Variación de volumen de la celda II. Variación de volumen de la celda cristalina anómalocristalina anómalo

III. Transición de fase de segundo orden. III. Transición de fase de segundo orden. TTCC situada en torno a ambiente situada en torno a ambiente

IV. Valor de RCP comparable al de Gd, IV. Valor de RCP comparable al de Gd, con reducción de coste de fabricacióncon reducción de coste de fabricación

CONCLUSIONESCONCLUSIONES


MUCHAS MUCHAS GRACIAS POR GRACIAS POR SU ATENCIÓNSU ATENCIÓN

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Efectos Magnetovolúmico y Magnetocalórico en el compuesto Nd2Fe17