稀土蓄冷磁性材料,亦称稀土磁蓄冷材料,是指在回热式低温制冷机(G-M制冷机、脉管制冷机、斯特林制冷机等)中用作蓄冷填料的稀土基磁性工质。该材料的工作原理是利用磁相变附近比热容的异常增大,在制冷循环的回热过程中提高蓄冷能力,从而降低制冷机所能达到的最低温度并增大制冷量。
稀土蓄冷磁性材料的核心评价指标为目标温区下的体积比热容。这类候选材料需要在工作温区附近发生磁相变,由此形成比热容峰,并且峰值温度要匹配制冷机的设计冷端温度。目前已有应用基础或处于重点研究阶段的稀土蓄冷磁性材料体系主要包含Er系金属间化合物、稀土硫氧化物、非Er基稀土金属间化合物、Tm基非晶合金等。
Er系金属间化合物以Er3Ni、ErNi、Er3Co为代表,其中Er3Ni在4~15K温度区间的体积比热容显著优于传统铅蓄冷材料,Er3Co的磁相变温度约13K,Er3Ni的相变峰值约6K。稀土硫氧化物在2~7K区间发生磁相变,热容量可达HoCu2或ErNi等蓄冷材料的2~5倍,适用于4.2K及以下极低温。Tm基非晶合金在4K以下极低温区间具备高体积比热容,同时拥有良好的成型加工性能。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国稀土蓄冷磁性材料(稀土磁蓄冷材料)行业研究及十五五规划分析报告》显示,稀土蓄冷磁性材料主要应用在液氦温区及更低的极低温制冷场景。在超导磁体冷却领域,超导MRI、超导磁悬浮、超导储能等装备内的超导磁体需要冷却至液氦沸点4.2K。由于液氦成本高、运维门槛高,高性能小型回热式制冷机构成的无液氦方案,已经成为重要的技术发展方向。Er3Ni可在低温下产生磁相变,4~15K温区内体积比热容远高于传统铅蓄冷填料,广泛用于G-M制冷机、脉管制冷机等回热式低温制冷机。
在基础科研与前沿装备领域,量子计算、深空探测、凝聚态物质研究、精密测量等场景通常需要1K以下极低温环境来压制热噪声。绝热退磁制冷不受氦-3资源约束,且对重力条件不敏感,适配空间微重力工况,优势突出;稀土蓄冷磁性材料是这类绝热退磁制冷系统稳定维持冷端低温的关键材料。
新思界
行业分析人士表示,稀土蓄冷磁性材料研制技术壁垒高。在我国,浙江省经济和信息化厅公布的2025年度浙江省首批次新材料名单中,浙江亚通新材料股份有限公司研发的“新型稀土蓄冷磁性材料”入选“国内首批次”,该材料为采用非接触式创新雾化工艺制备出的用于超低温领域的稀土金属间化合物钬铜(HoCu2)合金微球。
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