Год издания: 2023
Ключевые слова: калорические эффекты, ферроики, фазовые переходы, энтропия, внешнее и химическое давление, фазовые диаграммы
Аннотация: Калорические эффекты (КЭ) в твердых телах связаны с изотермическим изменением энтропии и/или адиабатическим изменением температуры в условиях приложения/снятия внешних полей - механических напряжений, магнитных и электрических. Рост интенсивности исследований калорических эффектов в экстремальных условиях, обусловленных нестабиПоказать полностьюльностью состояния термодинамической системы в области фазовых переходов, объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, в связи с возможностью получения информации для дальнейшего развития фундаментальных представлений о взаимосвязи таких важных характеристик, как энтропия, температура, параметр порядка (деформация, намагниченность, поляризация), структурный порядок-беспорядок, чувствительность к внешним полям. Во-вторых, эти исследования имеют непосредственное отношение к поиску и развитию путей разработки новых материалов, перспективных для применений в альтернативных охлаждающих устройствах на основе высокоэффективных твердотельных калорических хладагентов. Направленность проекта на решение фундаментальных и материаловедческих вопросов, в частности связанных с экологическими проблемами обеднения озонового слоя, определяет его безусловную актуальность. Новизна проекта заключается в его направленности на решение задач, связанных с развитием исследований и потенциального применения диэлектрических материалов, демонстрирующих баро- и пьезо-калорические эффекты, реализующиеся соответственно под воздействием гидростатического и одноосного давлений и обладающие, благодаря своей универсальности, значительным преимуществом по отношению к широко исследуемым магнето- и электро-калорическим эффектам. Подход основан на комплексном развитии путей целенаправленного управления структурными фазовыми переходами и, как результат, калорическими свойствами и эффектами, за счет варьирования внешних и внутренних параметров комплексных фторидов: - пространственной дискретности образцов (кристалл - керамика), - гидростатического, одноосного и химического давления, вызванного замещением центрального атома, лигандов и/или одновалентного катиона, соотношения компонентов в твердых растворах, - анизотропии теплового расширения, - характера поведения под давлением энтропии, связанной с фазовыми превращениями, - плотности и текстуры керамических образцов, - степени близости фазовых переходов к трикритическим и тройным точкам на диаграммах температура – давление (гидростатическое и одноосное). Совокупность этих данных внесет значительный вклад в понимание механизма возникновения и трансформации прямых и обратных калорических эффектов, связанных соответственно с ростом и уменьшением температуры образца под воздействием давления в адиабатических условиях, в одном материале в области температуры структурного фазового перехода и позволит исследовать перспективы осуществления высокоэффективных циклов охлаждения на основе пьезо-калорических эффектов в сильно анизотропных материалах. Анализ полученной информации совместно с данными об абсолютных и относительных параметрах калорической эффективности материалов разной физической природы, демонстрирующих баро- и пьезо-калорические эффекты, будет способствовать определению путей дальнейшей оптимизации исследованных комплексных фторидов и оксифторидов с целью использования их в качестве твердотельных хладагентов.