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目录 1

第1章 绪论 1

1.1 低温制冷技术 3

1.2 磁制冷技术的特点 4

1.3 磁制冷的历史与发展 6

第2章 磁性材料及其基本性能 9

2.1 概述 11

2.2 磁学的基本概念 11

2.2.1磁介质和分子磁矩 11

2.2.3顺磁性介质的磁化 14

2.2.2抗磁性介质的磁化 14

2.2.4磁化强度 15

2.2.5磁场强度与磁化率 17

2.3 典型磁性材料 19

2.3.1软磁性材料 19

2.3.2硬磁性材料（永磁材料） 22

2.3.3其他磁性材料 23

第3章磁制冷材料 25

3.1 磁性材料的局域自旋 27

3.2 磁熵及自旋体系的温度 31

3.3 磁性介质的比热容和熵 33

3.3.1 自旋系统的比热容和熵 35

3.3.2 晶格系统的比热容和熵 37

3.3.3 电子系统的比热容和熵 40

3.4 应用实例与分析 41

3.4.1 铁磁性介质的磁矩、比热容与磁熵 41

3.4.2磁熵和J值、g值的关系 43

3.5 磁制冷工质的研究进展 46

3.5.1 重稀土及其合金 47

3.5.2稀土－过渡金属化合物 48

3.5.3过渡金属及其化合物 50

3.5.4钙钛矿氧化物 51

3.6.1 磁性蓄冷材料应具备的条件 53

3.6磁性蓄冷材料 53

3.6.2可供选择的磁蓄冷材料 57

3.6.3 磁性蓄冷材料的比热容与热导率 62

3.7 室温磁制冷材料 66

3.7.1 室温磁制冷材料的选择 67

3.7.2室温磁制冷材料的研究进展 67

3.7.3 室温磁制冷材料的制备技术 69

3.7.4室温磁制冷材料的研究方向 73

第4章磁制冷技术 75

4.1 磁制冷的热力学基础 77

4.1.1磁场的热力学关系 78

4.1.2顺磁体的热力学性质 79

4.1.3磁场强度不同时顺磁体温度的变化 83

4.2 磁热效应及其测试方法 86

4.2.1 磁热效应的基本理论 86

4.2.2磁热效应的测试方法 87

4.3 磁制冷的热力学循环 91

4.3.1绝热去磁制冷 91

4.3.2磁制冷循环 93

4.4 磁制冷的效率和特点 102

4.4.1 磁制冷循环的比较 103

4.4.2 磁制冷和气体制冷的比较 106

4.5.1核磁性 108

4.5 核绝热去磁制冷 108

4.5.2核绝热去磁制冷的原理和设备 109

第5章 纳米磁制冷工质 115

5.1 纳米材料 117

5.1.1 纳米和纳米科技 117

5.1.2纳米材料及其性能 119

5.1.3纳米材料的制备 122

5.2 纳米磁性材料 127

5.2.1各种纳米磁性材料 127

5.2.2纳米磁性材料的制备方法 134

5.3 典型纳米磁制冷工质 135

5.3.1 Gd3Ga5O12（GGG）的纳米合金 136

5.3.2 GdSiGe系合金 138

5.3.3 Gd二元合金 141

5.3.4钙钛矿氧化物 143

第6章磁制冷系统及装置 149

6.1 概述 151

6.1.1 磁制冷循环的实现方式 151

6.1.2热开关 153

6.2 卡诺循环磁制冷机 157

6.2.1 静止型氦液化卡诺循环磁制冷机 158

6.2.2工质移动型氦液化卡诺循环磁制冷机 160

6.2.3生成超流氦的卡诺循环磁制冷机 164

6.3 高温磁制冷机 165

6.3.1 Brown的室温磁制冷机 166

6.3.2 Zimm磁制冷机 171

6.3.3永磁体室温磁制冷机 173

6.3.4 四川大学等的室温磁制冷机 174

6.3.5室温磁制冷研究展望 175

6.4 磁蓄冷器 176

6.4.1 斯特林循环制冷机蓄冷器 177

6.4.2吉福特－麦克马洪循环制冷机蓄冷器 179

6.4.3 室温磁制冷机中的磁蓄冷器 181

6.4.4磁蓄冷器研究展望 183

参考文献 185