隨著環(huán)境問題和能源危機日益嚴峻，新型固態(tài)制冷技術以其綠色高效的制冷潛力獲得了各國研究者的關注。相比傳統(tǒng)的氣體壓縮制冷，利用固態(tài)相變材料的磁-熱-機械等能量轉換進行制冷具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能的特點。然而，當前固態(tài)相變材料的發(fā)展存在兩大挑戰(zhàn)：一、機械加工性差、熱導低；二、使用單一外場激勵時，非完整路徑相變會導致相變潛熱有限。因此，多相復合材料以其高熱導、良好力學性能等特點而備受關注。另外，通過多場耦合增強相變熱效應是推動低能耗固態(tài)制冷技術發(fā)展的有力手段。當?shù)痛艌龌虻蛻Σ荒芡耆寗酉嘧儠r，借助偏置應力或磁場的激勵補充原驅動場的作用，進一步推動相變發(fā)生，產生大的熱效應。

　　現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的固態(tài)相變材料中，鑭鐵硅合金以其大磁熵變、低成本、居里溫度可調等優(yōu)點被認為是最具有應用前景的磁制冷材料之一。中國科學院寧波材料技術與工程研究所稀土磁性功能材料實驗室針對室溫鑭鐵硅材料，在正分比成分的基礎上引入內生的第二相，制備了LaFeCoSi/α-Fe雙相復合材料。研究結果表明，適當?shù)卦黾覨e含量時，基體成分的變化提高了材料的熱導，內生相起到了保持良好磁熱性能和提高力學性能的作用（Applied Physics Letters, 2015, 107, 152403；專利201510078240.8）。另外，還提出了氫化物與低熔點金屬混合熱壓成型技術，該復合材料制造方法顯著縮短了制備周期。通過控制熱壓溫度，獲得了相變溫度在1-17℃之間連續(xù)可調、熱導率為7W/mK、抗壓強度400兆帕的LaFeSiH/Sn復合材料，綜合性能超過了普遍采用的聚合物粘接磁熱復合體（Scripta Materialia, 2016, 120, 58；專利201510975703.0）。

　　與鑭鐵硅相比，磁性馬氏體相變鎳鐵鎵合金具有更好的力學性能，是一種高韌性材料。在單軸應力的驅動下，發(fā)生相變的同時伴隨著潛熱的釋放和吸收，表現(xiàn)出高潛熱和低滯后。最近，寧波材料所與上海大學聯(lián)合培養(yǎng)碩士生李揚等采用光學浮區(qū)法制備了[420]取向的Ni54Fe19Ga27單晶，并在30兆帕的低臨界應力驅動下獲得了7.5K的可逆絕熱溫變，揭示了非穩(wěn)態(tài)動力學變形條件與相變熱效應的非線性內在關聯(lián)，提出通過優(yōu)化變形條件降低應力滯后的有效途徑，為解決制冷效率和疲勞壽命等工程問題提供理論基礎（Scientific Reports, 2016, 6, 25500）。另外，還發(fā)現(xiàn)通過機械訓練的方法可以大幅降低超彈性應力（Scripta Materialia, 2016, 114,1），這對于低應力、大溫變彈熱材料的開發(fā)非常有利。

　　此項研究得到國家自然科學基金重點項目（51531008）和面上項目（51371184）、浙江省自然科學基金創(chuàng)新團隊（Y40111DA07）、杰出青年項目（LR14E010001）和面上項目（LY16E010002）的資助。

（左）NiMnSn合金變形時的紅外熱成像圖；（右）應力滯后對應變量的依賴關系