d-metal Heusler磁相变合金NiMnTi(Co)的多相变路径弹热效应研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51801225
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    魏志阳
  • 依托单位：
    中国科学院宁波材料技术与工程研究所
  • 学科分类：
    E0107.金属功能材料
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Elastocaloric effect is one of emerging functionalities of magnetic phase transformation materials. Due to its potential applications in the efficient and eco-friendly solid-state cooling devices, elastocaloric effect has attracted a lot of attention in the field of condensed matter physics and material science. We observed that different stress loading condition, ambient temperature, magnetic field and intrinsic phase transformation features of the alloys result in different crystal structures of martensite, consequently in different martensitic transformation paths in d-metal Heusler alloys NiMnTi(Co). This proposal aims to reveal the underlying mechanism of influence of martensitic transformation path on the elastocaloric effect including adiabatic temperature change, critical stress, hysteresis and reversibility, on the basis of the theories of martensitic transformation and ferromagnetics. Moreover, this proposal intends to enhance the elastocaloric effect of NiMnTi(Co) alloys. The results of this project will be of important significance in terms of in-deep understanding of the key factor affecting elastocaloric effect of magnetic martensitic transformation materials and provide important references for enhancing the elastocaloric effect in magnetic phase transformation materials.
弹热效应是磁相变材料展现的新功能之一，因其在环保高效的固态制冷技术中具有潜在应用而成为凝聚态物理和材料领域的研究热点。本项目以新型高韧性的d-metal Heusler磁相变合金NiMnTi(Co)为研究对象，以马氏体相变晶体学理论和铁磁学理论为基础，针对其相变路径对材料自身相变特征和所受应力、温度、磁场等外界物理环境激励的依赖关系，研究不同相变路径的发生条件及其对于绝热温变、相变临界应力、滞后损耗等弹热性能的影响机制，以期在NiMnTi(Co)合金中获得大弹热效应。本项目将为深入理解影响弹热效应的关键因素和提高磁相变合金弹热效应的制冷能力和相变可逆性提供科学基础。

结项摘要

本项目以新型高韧性all-d-metal Heusler磁相变合金NiMnTi(Co)为研究对象，通过实验和理论计算，系统研究了其相变行为和弹热效应，阐明了d-d共价、相变路径、合金微观组织结构等材料自身相变特征和所受应力、磁场等物理外场对该合金绝热温变、相变临界场、可逆性等弹热性能影响机制。.（1）借助原位数字图像关联DIC应变云图和红外成像技术相结合的手段，对比研究了NiMnTi和NiCoMnTi无序多晶的弹热效应，建立了微观化学键强度、应变梯度以及相变可逆性之间的关联。（2）通过定向凝固法制备NiCoMnTi择优取向多晶，降低相变临界应力至40MPa，单位应力下的绝热温变达到0.31K/MPa。通过原位TEM和原位DIC揭示了临界应力得以降低的两重原因在于奥氏体到多重调制马氏体的相变路径和001择优取向织构带来的晶粒之间的协调变形。（3）得益于Ni35.5Co14.5Mn35Ti15的大相变体积变化（-1.6%）和小相变滞后（6K），获得了1kbar压力下24.2J/kgK的低场大压热效应，超过所报道的其他磁相变合金。（4）利用其磁弹反耦合的特点，提出“磁场辅助卸载压力”的多卡效应实现路径，获得了加载循环下可逆的熵变，解决了一级相变滞后所带来的能量转换效率低的问题。.本项目的实施不仅获得了具有良好弹热效应的NiMnTi(Co)合金，也为理解all-d-metal Heusler磁相变合金的相变机理和调控这类合金的弹热效应提供重要数据和科学基础，推动我国固态制冷领域的发展。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Elastocaloric effect of all-d-metal Heusler NiMnTi(Co) magnetic shape memory alloys by digital image correlation and infrared thermography
通过数字图像相关和红外热成像研究全d金属Heusler NiMnTi(Co)磁性形状记忆合金的弹热效应
  • DOI：
    10.1063/1.5077076
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Wei Z. Y.;Sun W.;Shen Q.;Shen Y.;Zhang Y. F.;Liu E. K.;Liu J.
  • 通讯作者：
    Liu J.
Low-temperature superelasticity and elastocaloric effect in textured Ni-Mn-Ga-Cu shape memory alloys
织构Ni-Mn-Ga-Cu形状记忆合金的低温超弹性和弹热效应
  • DOI：
    10.1016/j.scriptamat.2020.04.007
  • 发表时间：
    2020-08-01
  • 期刊：
    SCRIPTA MATERIALIA
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Guo, Jianping;Wei, Zhiyang;Liu, Jian
  • 通讯作者：
    Liu, Jian
Characterization of caloric effects for magnetostructural transition materials: State-of-the-art and prospects
磁结构转变材料的热效应表征：最新技术和前景
  • DOI：
    10.1360/sspma-2020-0341
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    SCIENTIA SINICA-PHYSICA MECHANICA & ASTRONOMICA
  • 影响因子：
    0.6
  • 作者：
    ZhiYang WEI;Jian LIU;Yi OUYANG;Yi SHEN;FengHua CHEN;Yong JIANG
  • 通讯作者：
    Yong JIANG
Enhanced barocaloric effect for Pd-In-Fe shape memory alloys with hydrostatic-pressure training
通过静水压训练增强 Pd-In-Fe 形状记忆合金的气压效应
  • DOI：
    10.1063/1.5129659
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Liu Yanfeng;Shen Qi;Wei Zhiyang;Sun Wen;Chen Fenghua;Liu Jian
  • 通讯作者：
    Liu Jian
Large elastocaloric effect in directionally solidified all-d-metal Heusler metamagnetic shape memory alloys
定向凝固全d金属Heusler变磁形状记忆合金中的大弹热效应
  • DOI：
    10.1016/j.actamat.2020.02.045
  • 发表时间：
    2020-04-15
  • 期刊：
    ACTA MATERIALIA
  • 影响因子：
    9.4
  • 作者：
    Shen, Yi;Wei, Zhiyang;Liu, Jian
  • 通讯作者：
    Liu, Jian

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其他文献

磁相变材料的热效应表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国科学: 物理学 力学 天文学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    魏志阳;刘剑;欧阳亦;沈毅;陈峰华;姜勇
  • 通讯作者：
    姜勇

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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