Disponibilité et mise en œuvre
Matériaux magnétocaloriques

1 - Contexte

• 1.1 - À propos de deux exemples
• 1.2 - Système magnétocalorique : des principes à la machine

2 - Effet magnétocalorique

• 2.1 - Fondements thermodynamiques
  Figure 1 - Principe de l'effet magnétocalorique, avec le processus adiabatique avec dégagement ou absorption de chaleur, et le processus isotherme avec variation d'entropie
• 2.2 - Détermination expérimentale
  Figure 2 - Variation thermique de l'aimantation à la transition et maximum de variation d'entropie pour des transitions du premier et du second ordre Figure 3 - Courbes de variation thermique de l'aimantation pour différentes valeurs du champ appliqué sur le composé Fe1,85Ru0,15P, d'après Figure 4 - Comparaison des variations d'entropie expérimentales et calculées pour deux intervalles de champ, d'après

3 - Matériaux à fort effet magnétocalorique

• 3.1 - Classification
  Figure 5 - Détermination de l'EMC d'un échantillon de gadolinium de haute pureté pour une variation de champ appliqué de 2 T, à partir de trois techniques différentes : mesures d'aimantation en champ pulsé, mesure d'aimantation en champ quasi statique et déduite de la capacité thermique mesurée en fonction de la température et sous champ magnétique, d'après 
• 3.2 - Composés T-X à base de métal de transition (T) et de non-métal (X)
  Figure 6 - Variation d'entropie magnétique déterminée pour un intervalle de champ appliqué [0-2] T sur des échantillons de MnAs, l'arsenic étant progressivement substitué par l'antimoine, permettant ainsi de décrire une large gamme de températures s'étendant de part et d'autre de la température ambiante, d'après Figure 7 - Variation de la température de transition ferro-paramagnétique et de la largeur de l'hystérésis (encadré) en fonction du taux de substitution x de (Ti,V) au manganèse Figure 8 - Variation de l'entropie magnétique pour deux compositions du système Mn1–x(Ti0,5V0,5)xAs pour un intervalle de champ appliqué [0-2] T, (point rouge : expérience, tiretés : calcul) et [0-5] T (ligne continue : calcul), le calcul étant mené sur la base du modèle de Bean-Rodbell, d'après  Figure 9 - Variations isothermes de l'aimantation en fonction du champ pour MnFeP0,5As0,5 et MnFeP0,66As0,34. Variation de l'entropie magnétique pour différents intervalles de champs appliqués, d'après 
• 3.3 - Alliages à base de métaux de transition (T)
  Figure 10 - Variation de l'EMC de deux échantillons de formule Fe0,49Rh0,51 pour différents intervalles de champs appliqués, d'après 
• 3.4 - Alliages R-R de métaux de terres rares
  Figure 11 - Variation d'entropie en fonction de la température du composite Gd/Gd0,7Tb0,3/ Gd0,5Tb0,5 sous différents intervalles de champs magnétiques Figure 12 - Variations d'entropie magnétique pour le composé Gd5Si2Ge2 comparées à celles d'un échantillon de gadolinium pur pour des intervalles de champs magnétiques de [0-2] T et de [0-5] T respectivement, d'après
• 3.5 - Composés R-X à base de métaux de terres rares (X étant un non-métal)
  Figure 13 - Diagramme de phase structural et magnétique du système Gd5(Si1–xGex)4 montrant les différentes transformations de phases entraînant un important EMC, d'après
• 3.6 - Composés mixtes R-T-X de métaux de transition et de terres rares
  Figure 14 - Variation d'entropie magnétique isotherme pour le système Ho1–xTbxCo2 et pour un intervalle de champ magnétique de [0-5] T Figure 15 - Variation d'entropie magnétique pour un intervalle de champ appliqué [0-5] T sur des échantillons obtenus par trempe rapide de formule LaFe11,8–xCoxSi1,2 pour différentes valeurs de x Figure 16 - Variation d'entropie magnétique pour les intervalles de champs appliqués [0-1] et [0-2] T sur des échantillons interstitiels de formule LaFe13–xCoxSi1,2Xy avec X = H et C, et comparaison avec les composés précurseurs et le gadolinium pur Figure 17 - Comparaison des pouvoirs réfrigérants (Relative Cooling Power) de différents types de matériaux pouvant fonctionner autour de la température ambiante ou aux basses températures, d'après
• 3.7 - Oxydes
  Figure 18 - Variation d'entropie… Figure 19 - Schéma montrant les performances des matériaux métalliques les plus performants autour de la température ambiante en terme de variation d'entropie et de température adiabatique pour un intervalle de champ [0-2] T, le gadolinium pur servant de référence. Les températures moyennes d'utilisation sont indiquées en abscisse
• 3.8 - Comparaison des performances et
• 3.9 - Mise en forme de matériaux et d'éléments magnétocaloriques

4 - Disponibilité et mise en œuvre

5 - Machines et systèmes de réfrigération

6 - Conclusion