17.4.2024
Doktorsavhandling om magnetokaloriska material
M.Sc. Rafael Martinho Vieiras doktorsavhandling i fysik framläggs till offentlig granskning vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.
Avhandlingen har titeln Exploring magnetocaloric materials by ab-initio methods.
Disputationen äger rum den 26 april 2024 kl. 9.00 (svensk tid) i Häggsalen, Ångströmlaboratoriet, Lägerhyddsvägen 1, Uppsala, Sverige. Opponent är Dr. Markus Gruner, Universität Duisburg-Essen, Tyskland och kustos är Dr. Heike Herper, Uppsala universitet, Sverige. Disputationen kan också följas via videolänk (passcode: coolmagnet).
Disputationen är en del i en internationell dubbelexamen tillsammans med Uppsala universitet.
Sammanfattning:
Sedan civilisationens gryning har människan utnyttjat egenskaperna hos material som finns i naturen, som trä, sten och ull, för att göra livet enklare. Vi har inte bara använt dessa naturresurser för olika ändamål utan också utvecklat nya material som keramik och stål. Idag är vår jakt på banbrytande material, särskilt för energieffektiva teknologier, intensivare än någonsin. I strävan efter hållbara och effektiva kylmetoder fokuserar forskare på en ny klass av material som kallas magnetokaloriska material.
Magnetokalorisk effekt är ett fenomen där ett materials temperatur ändras som svar på förändringar i ett yttre magnetfält. Även om effekten vanligtvis är liten, är den markant starkare i magnetokaloriska material nära en fasövergång, där deras magnetiska egenskaper förändras. Detta fenomen är grunden för magnetisk kylning, en teknik som utnyttjar magnetokalorisk effekt i en termodynamisk cykel för kylning, och erbjuder ett miljövänligt alternativ till traditionella vätska-gas-cykler. Trots att tekniken utlovar prestandaökningar på upp till 30 procent jämfört med traditionella enheter, finns betydande utmaningar då den ska anpassas för hushållsbruk. För närvarande är ett av huvudfokusen sökandet efter idealiska magnetokaloriska material som är effektiva, kostnadseffektiva och miljövänliga för hushållsapplikationer.
Denna avhandling utforskar de magnetokaloriska materialens komplexa värld, med fokus på entropivariationen kopplad till den magnetokaloriska effekten med ab initio-beräkningar. Teoretiska modeller för storskaliga beräkningar har förfinats och förbättrat vår förståelse för de fysikaliska egenskaperna hos dessa material. Primärt undersöks egenskaperna hos FeRh och Gd (gadolinium), väl etablerade magnetokaloriska material, samt en MnFeNiSiAl-legering kandidat för kylning vid rumstemperatur. Dessutom presenterar avhandlingen ett nytt korrigeringsschema för Monte Carlo-simuleringar, en kraftfull metod för att simulera magnetiska system.
Forskningen som presenteras i denna avhandling lyfter fram möjligheten att använda ab initio-uppskattningar av entropiförändring för att identifiera lovande magnetokaloriska material. I takt med att den globala efterfrågan på miljövänliga alternativ växer, blir studiet av magnetokaloriska material allt viktigare, med löften om en svalare (också väldigt cool), mer hållbar framtid.
Rafael Martinho Vieira är född 1992 i Faro, Portugal. Han kan vid behov nås per e-post rafael.martinhovieira@abo.fi.
Avhandlingen kan läsas i Åbo Akademis publikationsarkiv Doria.
Klicka här för pressbild på disputanden.
Anvisningar för att följa med disputationen på distans:
För att följa med disputationen behövs programvaran Zoom eller webbläsaren Google Chrome. Du behöver inte skapa ett Zoom-konto för att kunna följa med disputationen. Om du installerar appen deltar du genom att klicka på möteslänken varefter du bör tillåta att länken öppnas i Zoom-appen.