Международная команда исследователей, в состав которой вошли специалисты из Канады и Болгарии, разработала новый метод магнитного охлаждения твердых тел, жидкостей и газообразных веществ, который в перспективе может быть использован для оптимизации температурного режима серверных систем внутри дата-центров. Новая технология оказалась гораздо эффективнее и экологичнее, чем активно используемые в настоящее время механизмы компрессионного охлаждения.
Ученые описали свою технологию в свежем номере журнала Applied Physics Letters. Их метод основан на использовании твердых магнитных веществ, называемых магнитокалорическими материалами. Примечательно, что эффективность новой технологии охлаждения может масштабироваться благодаря особенностям магнитокалорического эффекта (МКЭ). Последний предполагает изменение температуры магнита или магнитного материала при его намагничивании / размагничивании во внешнем магнитном поле в адиабатических условиях (при отсутствии теплового обмена с окружающей средой). Например, ферромагнитные материалы, как известно, нагреваются при намагничивании и остывают при удалении магнитного поля. МКЭ возникает при перераспределении внутренней энергии магнитного вещества между системой магнитных моментов его атомов и кристаллической решеткой.
По словам исследователя Мохамедома Балли с физического факультета Шербрукского университета в Квебеке (Канада), первоначально исследователи намеревался измерить стандартный магнитокалорический эффект при работе с мультиферроическим соединением HoMn2O5. Это материал привлек внимание ученых, потому что он обладает изолирующими свойствами, которые предотвращают потери энергии, связанные с проходящими через него электрическими токами при изменении магнитного поля этого соединения.
Но, к своему удивлению, исследователи обнаружили, что путем простого вращения кристалла HoMn2O5 в постоянном магнитном поле может быть получен огромный магнитокалорический эффект. При этом не требуется перемещать соединение внутрь магнитного поля и удалять его оттуда (как в случае материалов, обладающих стандартными магнитокалорическими свойствами). Это делает данное соединение идеальным кандидатом для использования в роторных магнитных охладителях, в которых повторяющееся вращение активного материала позволяет охладить рабочее тело (в качестве теплоносителей могут использоваться водород или гелий).
Это открытие является важным шагом на пути развития технологии магнитного охлаждения, и, вероятно, приведет к разработке эффективных «зеленых» систем охлаждения для промышленного оборудования и серверов внутри ЦОД. По словам Балли, новое открытие в будущем позволит не только повысить энергоэффективность систем охлаждения, но и сделать их намного компактнее по сравнению с активно используемыми в настоящее время аналогами.
