KR20150015768A - Magnetocaloric material and method of manufacturing the same and products including the magnetocaloric material - Google Patents

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KR20150015768A
KR20150015768A KR1020130091577A KR20130091577A KR20150015768A KR 20150015768 A KR20150015768 A KR 20150015768A KR 1020130091577 A KR1020130091577 A KR 1020130091577A KR 20130091577 A KR20130091577 A KR 20130091577A KR 20150015768 A KR20150015768 A KR 20150015768A
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권순재
김인규
이승호
손원준
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삼성전자주식회사
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Abstract

The present invention relates to a magnetocaloric material defined as a chemical formula 1 below, and a manufacturing method thereof; and products including the magnetocaloric material. Chemical formula 1 is Al(M_1-aL_a)_2+c(X_1-bY_b)_2+d wherein Al is aluminum; M and L are each independently a transition element; and X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element, which satisfies 0<=a<=1, 0<=b<=1, -0.5<=c<=0.5, and -0.5<=d<=0.5 respectively wherein a and b are not zero at the same time, and excluding that iron (Fe) and manganese (Mn) exist as transition elements at the same when b is equal to zero.

Description

자기열 물질 및 그 제조 방법과 상기 자기열 물질을 포함하는 제품{MAGNETOCALORIC MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND PRODUCTS INCLUDING THE MAGNETOCALORIC MATERIAL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a magnetic thermal material, a method of manufacturing the same, and a product including the magnetic thermal material. [0002]

자기열 물질 및 그 제조 방법과 상기 자기열 물질을 포함하는 제품에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetic thermal material, a method of manufacturing the same, and a product including the magnetic thermal material.

냉장고 또는 냉동고와 같은 냉각 장치는 냉매가 압축-응축-팽창-증발하는 냉동 사이클을 반복함에 따라 온도를 낮추는 장치로, 저온 저압의 가스 냉매를 고온 고압의 가스 냉매로 승온 및 승압하는 단계, 상기 고온 고압의 냉매를 외기에 의해 응축시키는 단계, 상기 응축된 냉매를 감압시키는 단계, 상기 감압된 냉매를 저압 상태에서 증발시켜 열을 흡수하는 단계를 포함한다. 이러한 냉각 장치는 온실 효과가 큰 가스 냉매를 사용하고 있어 환경적인 관점에서 한계가 있다.A cooling device such as a refrigerator or a freezer is a device for lowering the temperature as the refrigerant repeats a refrigerating cycle in which the refrigerant is compressed, condensed, expanded and evaporated. The device lowers the temperature and pressure of the gas refrigerant to a high temperature and high pressure gas refrigerant, A step of condensing high-pressure refrigerant by outside air, depressurizing the condensed refrigerant, and evaporating the reduced-pressure refrigerant at low pressure to absorb heat. Such a cooling device uses a gas refrigerant having a large greenhouse effect, which is limited from an environmental point of view.

따라서, 가스 냉매를 사용하지 않는 친환경적이면서도 고효율의 냉각 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 방안 중 하나로 자기열 물질(magnetocaloric material)과 영구 자석을 사용하는 자기냉각 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.Therefore, studies on an environmentally friendly and highly efficient cooling apparatus that does not use gas refrigerant have been actively conducted. One of these measures is the study of self-cooling devices using magnetocaloric materials and permanent magnets.

자기냉각 장치는 자기열 물질이 자기장에 따라 스핀 정렬이 바뀌면서 가열되거나 냉각되는 자기열 효과(magnetocaloric effect)를 이용하여 냉각하는 방식으로, 친환경, 저소음 및 고효율을 달성할 수 있는 새로운 냉각기술로서 각광받고 있다.
The self-cooling system is a new cooling technology that can achieve eco-friendly, low noise and high efficiency by cooling using a magnetocaloric effect in which the magnetic thermal material is heated or cooled while the spin alignment is changed according to the magnetic field have.

일 구현예는 자기적 물성을 제어하여 자기열 효과를 개선할 수 있는 자기열 물질을 제공한다.One embodiment provides a magnetic thermal material capable of controlling the magnetic properties to improve the magnetic thermal effect.

다른 구현예는 경제적으로 대량 생산이 가능한 자기열 물질의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method for manufacturing a magnetic thermal material that is economically mass-producible.

또 다른 구현예는 상기 자기열 물질을 포함하는 제품을 제공한다.
Another embodiment provides a product comprising the magnetically-attracting material.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질을 제공한다:According to one embodiment, there is provided a magnetorheological material represented by the following formula:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Al(M1 - aLa)2+c(X1 - bYb)2+d Al (M 1 - a L a ) 2 + c (X 1 - b Y b ) 2 + d

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

Al은 알루미늄이고,Al is aluminum,

M 및 L은 각각 독립적으로 전이원소이고,M and L are each independently a transition element,

X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 전이원소로서 철(Fe)과 망간(Mn)이 동시에 존재하는 것은 제외한다.Provided that when b is 0, iron (Fe) and manganese (Mn) are not present simultaneously as the transition element.

상기 전이원소는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The transition element may be at least one element selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, (Zr), tungsten (W), and tantalum (Ta).

상기 비금속 원소 또는 준금속 원소는 보론(B), 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The non-metallic or sub-metallic element may be at least one selected from boron (B), carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As) It can be one.

상기 자기열 물질은 하기 화학식 1a로 표현될 수 있다.The magnetic thermal material may be represented by the following formula (1a).

[화학식 1a][Formula 1a]

Al(Fe1 - aLa)2+c(X1 - bYb)2+d Al (Fe 1 - a L a ) 2 + c (X 1 - b Y b) 2 + d

상기 화학식 1a에서,In formula (1a)

Al 및 Fe는 각각 알루미늄 및 철이고,Al and Fe are aluminum and iron, respectively,

L은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나이고,L is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, Nb, Zr, ) And tantalum (Ta).

X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족할 수 있고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 L은 망간(Mn)이 아니다.When b is 0, L is not manganese (Mn).

상기 자기열 물질은 하기 화학식 1b로 표현될 수 있다.The magnetoresistive material may be represented by the following formula (1b).

[화학식 1b][Chemical Formula 1b]

Al(M1 - aLa)2+c(B1- bYb)2+d Al (M 1 - a L a ) 2 + c (B 1 - b Y b ) 2 + d

상기 화학식 1b에서,In the above formula (1b)

Al 및 B는 각각 알루미늄 및 보론이고,Al and B are aluminum and boron, respectively,

M 및 L은 각각 독립적으로 전이원소이고,M and L are each independently a transition element,

Y는 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나이고,Y is at least one selected from carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As)

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 전이원소로서 철(Fe)과 망간(Mn)이 동시에 존재하는 것은 제외한다.Provided that when b is 0, iron (Fe) and manganese (Mn) are not present simultaneously as the transition element.

상기 자기열 물질은 하기 화학식 1c로 표현될 수 있다:The magnetoresistive material may be represented by the following Formula 1c:

[화학식 1c][Chemical Formula 1c]

Al(Fe1 - aLa)2+c(B1- bYb)2+d Al (Fe 1 - a L a ) 2 + c (B 1- b Y b) 2 + d

상기 화학식 1c에서,In the above formula (1c)

Al, Fe 및 B는 각각 알루미늄, 철 및 보론이고,Al, Fe and B are aluminum, iron and boron, respectively,

L은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나이고,L is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, Nb, Zr, ) And tantalum (Ta).

Y는 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나이고,Y is at least one selected from carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As)

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 L은 망간(Mn)이 아니다.When b is 0, L is not manganese (Mn).

상기 자기열 물질은 상기 화학식 1의 a 또는 b에 따라 자기 상전이 온도가 제어될 수 있다.The magnetic phase transition temperature can be controlled in accordance with a or b of the above formula (1).

자기 상전이 온도는 약 100K 내지 400K일 수 있다.The magnetic phase transition temperature may be about 100K to 400K.

상기 자기열 물질은 상기 전이원소와 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소가 결합되어 있는 복수의 층들과 상기 복수의 층들 사이에 위치하는 알루미늄 원소를 포함할 수 있다.The magnetoresistive material may include a plurality of layers to which the transition element and the non-metal element or the quasi-metal element are bonded, and an aluminum element located between the plurality of layers.

다른 구현예에 따르면, 하기 화학식 3으로 표현되는 층상 결정 물질을 준비하는 단계, 상기 층상 결정 물질을 적어도 일종의 전이원소 또는 적어도 일종의 전이원소 전구체와 혼합하는 단계, 그리고 열처리하는 단계를 포함하는 자기열 물질의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a method for producing a layered crystal material, which comprises preparing a layered crystal material represented by the following formula (3), mixing the layered crystalline material with at least one kind of transition element or at least one kind of transition element precursor, Of the present invention.

[화학식 3](3)

Al(X1 - bYb)2+d Al (X 1 - b Y b ) 2 + d

상기 화학식 3에서,In Formula 3,

Al은 알루미늄이고,Al is aluminum,

X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,

0≤b≤1 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족한다.0? B? 1 and -0.5? D? 0.5, respectively.

상기 비금속 원소 또는 준금속 원소는 보론(B), 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The non-metallic or sub-metallic element may be at least one selected from boron (B), carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As) It can be one.

상기 전이원소는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The transition element may be at least one element selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, (Zr), tungsten (W), and tantalum (Ta).

상기 층상 결정 물질은 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소로 이루어진 복수의 층들과 상기 복수의 층들 사이에 삽입되어 있는 알루미늄 원소들을 포함할 수 있다.The layered crystal material may include a plurality of layers made of the non-metallic element or the quasi-metallic element and aluminum elements inserted between the plural layers.

상기 층상 결정 물질은 AlB2 일 수 있다.The layered crystal material is AlB 2 Lt; / RTI &gt;

상기 혼합하는 단계에서 알루미늄과 공융(eutectic melt)을 이루는 반응 촉매를 제공할 수 있다.In the mixing step, a reaction catalyst which forms an eutectic melt with aluminum may be provided.

상기 반응 촉매는 주석(Sn), 인듐(In), 마그네슘(Mg) 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The reaction catalyst may include tin (Sn), indium (In), magnesium (Mg), alloys thereof, or combinations thereof.

상기 열처리하는 단계는 약 600 내지 1000℃에서 수행할 수 있다.The heat treatment may be performed at about 600 to 1000 ° C.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 자기열 물질을 포함하는 제품을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a product comprising the magnetically-heating material.

상기 제품은 상기 화학식 1로 표현되는 서로 다른 종류의 자기열 물질을 포함할 수 있다.The product may include different kinds of magnetic thermal materials represented by the formula (1).

상기 제품은 전자파 차폐제, 자기냉각 장치, 자기열 발전기 및 자기열 펌프를 포함할 수 있다.
The product may include an electromagnetic wave shielding material, a magnetic cooling device, a magnetic heat generator, and a magnetic heat pump.

자기열 물질의 자기적 물성을 제어하여 자기열 효과를 개선할 수 있고 자기열 물질의 제조 공정을 단순화하여 경제적으로 대량 생산을 구현할 수 있다.
It is possible to improve the magnetic heat effect by controlling the magnetic property of the magnetic thermal material and simplify the manufacturing process of the magnetic thermal material, thereby realizing economical mass production.

도 1 내지 도 13은 각각 기준합성예와 합성예 1-1 내지 1-3, 2-1 내지 2-3, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1 및 5-2에서 얻은 자기열 물질의 X선 회절 분석 그래프이고,
도 14는 합성예 1-1, 1-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고,
도 15는 합성예 2-1 내지 2-4와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고,
도 16은 합성예 3-1, 3-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고,
도 17은 합성예 4-1, 4-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고,
도 18은 합성예 5-1, 5-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이다.
Figs. 1 to 13 are graphs showing the results of the reference synthesis examples and Synthesis Examples 1-1 to 1-3, 2-1 to 2-3, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1 and 5 -2, which is an X-ray diffraction analysis graph of the magnetic thermal material,
14 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperatures of the magnetic thermal materials according to Synthesis Examples 1-1 and 1-2 and the reference synthesis example,
15 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperatures of magnetic thermal materials according to Synthesis Examples 2-1 to 2-4 and Reference Synthesis Example,
16 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperatures of magnetic thermal materials according to Synthesis Examples 3-1 and 3-2 and Reference Synthesis Example,
17 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperatures of magnetic thermal materials according to Synthesis Examples 4-1 and 4-2 and Reference Synthesis Example,
18 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperatures of the magnetic thermal materials according to Synthesis Examples 5-1 and 5-2 and the reference synthesis example.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

이하 일 구현예에 따른 자기열 물질에 대하여 설명한다.Hereinafter, the magnetic thermal material according to one embodiment will be described.

자기열 물질(magnetocaloric material)은 자기상전이(magnetic phase transition)에 의한 자기열 효과를 낼 수 있는 물질로, 일 구현예에 따른 자기열 물질은 하기 화학식 1로 표현된다.A magnetocaloric material is a material capable of generating a magnetic heat effect by magnetic phase transition. In one embodiment, the magnetic thermal material is represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Al(M1 - aLa)2+c(X1 - bYb)2+d Al (M 1 - a L a ) 2 + c (X 1 - b Y b ) 2 + d

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

Al은 알루미늄이고,Al is aluminum,

M 및 L은 각각 독립적으로 전이원소이고,M and L are each independently a transition element,

X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 전이원소로서 철(Fe)과 망간(Mn)이 동시에 존재하는 것은 제외한다.Provided that when b is 0, iron (Fe) and manganese (Mn) are not present simultaneously as the transition element.

상기 전이원소는 3d 최외각 전자를 갖는 원소로, 예컨대 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The transition element is an element having a 3d outermost electron. Examples of the transition element include Fe, Ni, Co, Mn, Cr, vanadium, ruthenium, molybdenum, (Mo), niobium (Nb), zirconium (Zr), tungsten (W) and tantalum (Ta).

상기 비금속 원소 또는 준금속 원소는 예컨대 보론(B), 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The nonmetal or metalloid element may be selected from, for example, boron (B), carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic At least one.

상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 알루미늄, 적어도 일종의 전이원소 및 적어도 일종의 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함하는 비희토류 물질로, 복수의 층상 구조를 가질 수 있다. 상기 복수의 층상 구조는 예컨대 상기 전이원소와 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소가 결합되어 있는 복수의 층들과 상기 복수의 층들 사이에 알루미늄 원소가 위치된 구조를 가질 수 있으며, 상기 각 층은 예컨대 원소들이 지그재그(zigzag)로 배열된 구조일 수 있다. 상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 예컨대 사방정계(orthorhombic system) 구조를 가질 수 있다. The magnetoresistive material represented by Formula 1 may be a non-rare-earth material including aluminum, at least one kind of transition element, and at least one kind of non-metal element or sub-metal element, and may have a plurality of layered structures. The plurality of layered structures may have, for example, a structure in which a plurality of layers in which the transition element and the non-metallic element or the quasi-metallic element are bonded and an aluminum element is positioned between the plurality of layers, And may be arranged in a zigzag manner. The magnetoresistive material represented by Formula 1 may have an orthorhombic system structure, for example.

상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 상기 층상 구조로부터 기인한 2차원 자성 구조를 가질 수 있으며, 이에 따라 상온(약 300K) 근처에서 자기 상전이 온도(magnetic phase transition temperature, Tc)를 가질 수 있다. 자기 상전이 온도는 자기열 물질이 강자성 상태에서 상자성 상태로 변화는 지점의 온도로, 자기 상전이 온도보다 낮은 온도에서는 강자성 상태로 존재하다가 자기 상전이 온도보다 높은 온도에서는 상자성 상태로 바뀔 수 있다. 따라서 상온 근체에서 자기 상전이 온도를 가짐으로써 냉장고 또는 에어컨과 같은 냉각 장치에 유용하게 적용될 수 있다.The magnetic thermal material represented by Formula 1 may have a two-dimensional magnetic structure resulting from the layered structure, and thus may have a magnetic phase transition temperature (Tc) near room temperature (about 300K). The self-phase transition temperature is the temperature at which the magnetic thermal material changes from the ferromagnetic state to the paramagnetic state, the ferromagnetic state at the temperature lower than the magnetic phase transition temperature, and the paramagnetic state at the temperature higher than the magnetic phase transition temperature. Therefore, it can be advantageously applied to a cooling device such as a refrigerator or an air conditioner by having a self-phase transition temperature at a room temperature body.

또한 상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 상기 2차원 자성 구조로 인하여 구조 상전이를 수반하지 않으므로 열적 히스테리시스(thermal hysteresis) 및 자기적 히스테리시스(magnetic hysteresis)를 발생시키지 않는다. 따라서 상기 자기열 물질을 냉장고 또는 에어컨과 같은 냉각 장치에 적용시 에너지 손실을 줄이고 높은 효율을 구현할 수 있다.In addition, the magnetic thermal material represented by the formula (1) does not involve structural phase transition due to the two-dimensional magnetic structure and thus does not generate thermal hysteresis and magnetic hysteresis. Therefore, when the magnetic heating material is applied to a cooling device such as a refrigerator or an air conditioner, energy loss can be reduced and high efficiency can be realized.

상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 상기 전이원소와 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소 중 적어도 하나는 복수 종을 포함한다. 예컨대 상기 화학식 1에서 a가 0이 아닌 경우 복수 종의 전이원소를 포함하고 b가 0이 아닌 경우 복수 종의 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함한다. 또한 예컨대 상기 화학식 1에서 a 및 b가 모두 0이 아닌 경우 복수 종의 전이원소 및 복수 종의 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함한다. 이와 같이 복수 종의 전이원소 및/또는 복수 종의 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함함으로써 상기 자기 상전이 온도를 변화시킬 수 있다. The magnetic thermal material represented by the formula (1) includes at least one of the transition element and the nonmetal element or the metalloid element. For example, when a is not 0 in the above formula (1), it includes plural kinds of transition elements, and when b is not 0, plural kinds of non-metallic elements or sub-metallic elements are included. Also, for example, when a and b are not all 0 in the above formula (1), plural kinds of transition elements and plural kinds of nonmetal elements or submetallic elements are included. By including a plurality of kinds of transition elements and / or a plurality of kinds of nonmetal elements or quasimetric elements in this way, the self phase transition temperature can be changed.

예컨대 상기 자기열 물질이 제1 및 제2 전이원소를 포함하는 경우 제1 전이원소만을 포함한 경우와 비교하여 자기 상전이 온도를 낮출 수 있으며, 상기 제2 전이원소의 함량에 따라 자기 상전이 온도의 변화 정도를 제어할 수 있다. For example, when the magnetic thermal material includes the first and second transition elements, the magnetic phase transition temperature can be lowered as compared with the case where only the first transition element is included, and the degree of change in the magnetic phase transition temperature Can be controlled.

예컨대 상기 자기열 물질이 제1 및 제2 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함하는 경우 제1 비금속 원소 또는 준금속 원소만을 포함한 경우와 비교하여 자기 상전이 온도를 높일 수 있으며, 상기 제2 비금속원소 또는 준금속 원소의 함량에 따라 자기 상전이 온도의 변화 정도를 제어할 수 있다.For example, when the magnetoresistive material includes the first and second nonmetallic elements or the quasi-metallic element, the magnetic phase transition temperature can be increased as compared with the case where only the first nonmetal element or the quasi-metallic element is included. The degree of change of the magnetic phase transition temperature can be controlled according to the content of the metal element.

이에 따라 상기 자기열 물질의 조성을 변화시킴으로써 상기 자기열 물질의 상전이 온도를 낮추거나 높일 수 있으며 전이원소 및/또는 비금속 원소 또는 준금속 원소의 종류 및 함량을 선택함으로써 원하는 자기 상전이 온도를 가지도록 제어할 수 있다.Accordingly, the phase transition temperature of the magnetic thermal material can be lowered or increased by changing the composition of the magnetic thermal material, and the desired magnetic phase transition temperature can be controlled by selecting the kind and content of the transition element and / or the nonmetal element or the quasi metal element .

또한 자기 상전이 온도가 상이한 두 종류 이상의 자기열 물질을 함께 사용함으로써 자성을 띨 수 있는 온도 구간을 확대할 수 있고 이에 따라 작동 온도 범위를 넓힐 수 있다.In addition, by using two or more kinds of magnetic thermal materials having different magnetic phase transition temperatures, it is possible to enlarge the temperature range in which magnetism can be attained and thereby to widen the operating temperature range.

상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 예컨대 하기 화학식 1a로 표현될 수 있다.The magnetic thermal material represented by the formula (1) may be represented by, for example, the following formula (1a).

[화학식 1a][Formula 1a]

Al(Fe1 - aLa)2+c(X1 - bYb)2+d Al (Fe 1 - a L a ) 2 + c (X 1 - b Y b) 2 + d

상기 화학식 1a에서,In formula (1a)

Al 및 Fe는 각각 알루미늄 및 철이고,Al and Fe are aluminum and iron, respectively,

L은 철(Fe)을 제외한 전이원소로, 예컨대 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나일 수 있고,L is a transition element other than iron (Fe), and examples thereof include transition metals such as Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, Nb), zirconium (Zr), tungsten (W), and tantalum (Ta)

X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족할 수 있고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 L은 망간(Mn)이 아니다.When b is 0, L is not manganese (Mn).

상기 화학식 1a로 표현되는 자기열 물질은 예컨대 하기 화학식 1aa로 표현되는 자기열 물질일 수 있다.The magnetic thermal material represented by Formula 1a may be a magnetic thermal material represented by the following Formula 1aa.

[화학식 1aa](1aa)

Al(Fe1 - aLa)2+ cB2 Al (Fe 1 - a L a ) 2+ c B 2

상기 화학식 1aa에서, In the above formula (1aa)

Al, Fe 및 B는 각각 알루미늄, 철 및 보론이고,Al, Fe and B are aluminum, iron and boron, respectively,

L은 철(Fe) 및 망간(Mn)을 제외한 전이원소이고,L is a transition element except for iron (Fe) and manganese (Mn)

0<a≤1 및 -0.5≤c≤0.5를 각각 만족할 수 있다.0 &lt; a? 1 and -0.5? C? 0.5, respectively.

상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 예컨대 하기 화학식 1b로 표현될 수 있다.The magnetoresistive material represented by Formula 1 may be represented by, for example, the following Formula 1b.

[화학식 1b][Chemical Formula 1b]

Al(M1 - aLa)2+c(B1- bYb)2+d Al (M 1 - a L a ) 2 + c (B 1 - b Y b ) 2 + d

상기 화학식 1b에서,In the above formula (1b)

Al 및 B는 각각 알루미늄 및 보론이고,Al and B are aluminum and boron, respectively,

M 및 L은 각각 독립적으로 전이원소이고,M and L are each independently a transition element,

Y는 보론(B)을 제외한 비금속 원소 또는 준금속 원소로, 예컨대 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나일 수 있고,Y is a nonmetal element or a submetallic element other than boron (B), for example, carbon, silicon, phosphorus, sulfur, ), &Lt; / RTI &gt;

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 전이원소로서 철(Fe)과 망간(Mn)이 동시에 존재하는 것은 제외한다.Provided that when b is 0, iron (Fe) and manganese (Mn) are not present simultaneously as the transition element.

상기 화학식 1b로 표현되는 자기열 물질은 예컨대 하기 화학식 1ba로 표현되는 자기열 물질일 수 있다.The magnetic thermal material represented by the formula 1b may be a magnetic thermal material represented by the following formula 1ba.

[화학식 1ba][Chemical Formula 1ba]

AlFe2(B1- bYb)2+d AlFe 2 (B 1 - b Y b ) 2 + d

상기 화학식 1ba에서,In the above formula (1ba)

Al, Fe 및 B는 각각 알루미늄, 철 및 보론이고,Al, Fe and B are aluminum, iron and boron, respectively,

Y는 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나일 수 있고,Y may be at least one selected from carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As)

0<b≤1 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족할 수 있다0 &lt; b? 1 and -0.5? D? 0.5, respectively

상기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질은 예컨대 하기 화학식 1c로 표현될 수 있다.The magnetoresistive material represented by Formula 1 may be represented by, for example, the following Formula 1c.

[화학식 1c][Chemical Formula 1c]

Al(Fe1 - aLa)2+c(B1- bYb)2+d Al (Fe 1 - a L a ) 2 + c (B 1- b Y b) 2 + d

상기 화학식 1c에서,In the above formula (1c)

Al, Fe 및 B는 각각 알루미늄, 철 및 보론이고,Al, Fe and B are aluminum, iron and boron, respectively,

L은 철(Fe)을 제외한 전이원소로, 예컨대 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나이고,L is a transition element other than iron (Fe), and examples thereof include transition metals such as Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, Nb), zirconium (Zr), tungsten (W), and tantalum (Ta)

Y는 보론(B)을 제외한 비금속 원소 또는 준금속 원소로, 예컨대 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나이고,Y is a nonmetal element or a submetallic element other than boron (B), for example, carbon, silicon, phosphorus, sulfur, ), &Lt; / RTI &gt;

0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?

a와 b가 동시에 0은 아니고,a and b are not 0 at the same time,

단 b가 0인 경우 상기 L은 망간(Mn)이 아니다.When b is 0, L is not manganese (Mn).

상기 자기열 물질은 입자(particle) 형태로 포함될 수 있으며, 상기 입자는 예컨대 미세결정 입자일 수 있다. The magnetic thermal material may be contained in the form of particles, and the particles may be, for example, microcrystalline particles.

자기열 물질은 약 1nm 내지 100㎛의 입경을 가질 수 있다. 상기 범위의 입경을 가짐으로써 자기 이력 및 열 이력에 의한 크랙의 발생을 방지 내지 완화할 수 있어서 자기냉각 효율 및 수명 특성을 개선할 수 있다. 상기 범위 내에서 약 10nm 내지 100㎛의 입경을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 약 100nm 내지 5㎛의 입경을 가질 수 있다.The magnetic thermal material may have a particle diameter of about 1 nm to 100 탆. By having the particle diameter within the above range, the generation of cracks due to the magnetic hysteresis and thermal history can be prevented or alleviated, and the self cooling efficiency and the life characteristics can be improved. And may have a particle diameter of about 10 nm to 100 탆 within the above range, and a particle diameter of about 100 nm to 5 탆 within the above range.

이하 일 구현예에 따른 자기열 물질의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a magnetic thermal material according to one embodiment will be described.

일 구현예에 따른 자기열 물질의 제조 방법은 하기 화학식 3으로 표현되는 층상 결정 물질(layered crystal material)을 준비하는 단계, 상기 층상 결정 물질을 적어도 일종의 전이원소 또는 적어도 일종의 전이원소 전구체와 혼합하는 단계, 그리고 열처리하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a magnetic thermal material according to an embodiment includes preparing a layered crystal material represented by the following Chemical Formula 3, mixing the layered crystalline material with at least one kind of transition element or at least one kind of transition element precursor , And a heat treatment step.

[화학식 3](3)

Al(X1 - bYb)2+d Al (X 1 - b Y b ) 2 + d

상기 화학식 3에서,In Formula 3,

Al은 알루미늄이고,Al is aluminum,

X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,

0≤b≤1 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족한다.0? B? 1 and -0.5? D? 0.5, respectively.

상기 비금속 원소 또는 준금속 원소는 예컨대 보론(B), 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The nonmetal or metalloid element may be selected from, for example, boron (B), carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic At least one.

먼저 상기 화학식 3으로 표현되는 층상 결정 물질을 준비한다.First, a layered crystal material represented by the above formula (3) is prepared.

상기 화학식 3으로 표현되는 층상 결정 물질은 알루미늄과 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함하는 원료물질로, 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소로 이루어진 복수의 층들과 상기 복수의 층들 사이에 삽입되어 있는 알루미늄 원소들을 포함할 수 있다. 상기 층상 결정 물질을 이루는 각 층은 예컨대 그물형 평면 모양일 수 있으며, 예컨대 그래핀형 층(graphene-like layer)일 수 있다. 상기 층상 결정 물질은 예컨대 AlB2 일 수 있으며, AlB2는 복수의 보론(B)이 그물형 평면 모양의 층들을 이룰 수 있고 상기 층들 사이에 알루미늄(Al)이 위치할 수 있다.The layered crystal material represented by Formula 3 is a raw material containing aluminum and a non-metallic element or a quasi-metallic element and includes a plurality of layers made of the non-metallic element or the quasi-metallic element and aluminum elements inserted between the plural layers . Each layer constituting the layered crystal material may be, for example, a net-like planar shape, and may be, for example, a graphene-like layer. The layered crystal material may be, for example, AlB 2 , and AlB 2 may have a plurality of boron (B) in the form of net-like planar layers and aluminum (Al) may be located between the layers.

이어서 상기 층상 결정 물질을 적어도 일종의 전이원소 또는 적어도 일종의 전이원소 전구체와 혼합한다.And then the layered crystalline material is mixed with at least one kind of transition element or at least one type of transition element precursor.

상기 전이원소는 예컨대 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나일 수 있으며, 상기 전이원소 전구체는 예컨대 히드록사이드, 알콕사이드, 시트레이트, 아세테이트, 카보네이트, (메타)아크릴레이트, 나이트레이트, 아세틸아세토네이트, 할라이드, 설포네이트, 포스페이트 또는 이들의 수화물 형태일 수 있다,The transition element may be, for example, Fe, Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, Zirconium (Zr), tungsten (W) and tantalum (Ta), and the transition element precursor may be at least one selected from the group consisting of hydroxide, alkoxide, citrate, Acetylacetonate, halide, sulfonate, phosphate or hydrate form thereof.

상기 혼합시 환원제를 함께 혼합할 수 있다. 상기 환원제는 예컨대 Ⅰ족 원소, Ⅱ족 원소, Ⅲ족 원소 및 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 Ⅰ족 원소는 예컨대 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 Ⅱ족 원소는 예컨대 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 라듐(Ra) 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 Ⅲ족 원소는 예컨대 알루미늄(Al)일 수 있다. The reducing agent may be mixed together. The reducing agent may include at least one selected from, for example, Group I elements, Group II elements, Group III elements, and combinations thereof. The Group I element may be, for example, lithium (Li), sodium (Na), potassium (K) or a combination thereof. The Group II element may be, for example, beryllium (Be), magnesium (Mg) (Sr), radium (Ra), or a combination thereof, and the Group III element may be aluminum (Al), for example.

상기 환원제는 상기 혼합물에 균일하게 분산되어 존재하며, 상기 환원제가 산화되는 반응은 발열반응이므로, 상기 혼합물이 균일하게 가열되도록 하여 상기 혼합물에 포함된 물질들 간의 반응이 전체적으로 균일하게 진행되도록 할 수 있다. 또한 상기 환원제가 산화되어 형성된 산화물은 생성되는 자기열 물질들 사이에 형성되고, 상기 환원제가 산화되어 형성된 물질과 상기 생성되는 자기열 물질은 서로 반응하지 않는다. 이로써, 상기 환원제가 산화되어 형성된 물질은 상기 자기열 물질의 성장을 제어할 수 있고, 이로 인해 상기 자기열 물질의 입자 크기 및 균일도를 조절할 수 있다.The reducing agent is uniformly dispersed in the mixture and the oxidation reaction of the reducing agent is an exothermic reaction so that the mixture is heated uniformly so that the reaction between the substances contained in the mixture can be uniformly performed as a whole . Also, the oxide formed by oxidizing the reducing agent is formed between the generated magnetic thermal materials, and the material formed by oxidizing the reducing agent and the generated magnetic thermal material do not react with each other. Thus, the material formed by oxidizing the reducing agent can control the growth of the magnetic thermal material, thereby controlling the particle size and uniformity of the magnetic thermal material.

상기 혼합시 반응 촉매를 함께 혼합할 수 있다. 상기 반응 촉매는 상기 층상 결정 물질과 상기 전이원소 또는 전이원소 전구체의 반응을 촉진하기 위하여 사용될 수 있으며, 예컨대 상기 전이원소가 상기 층상 결정 물질 내로 확산되기 쉽도록 용매(flux) 역할을 할 수 있는 물질일 수 있다. 이러한 물질로는 예컨대 상기 층상 결정 물질을 이루는 알루미늄과 공융(eutectic melt)을 이루는 원소일 수 있으며, 예컨대 주석(Sn), 인듐(In), 마그네슘(Mg) 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.During the mixing, the reaction catalyst may be mixed together. The reaction catalyst may be used for promoting the reaction between the layered crystal material and the transition element or the transition element precursor. For example, a material capable of acting as a flux to facilitate diffusion of the transition element into the layered crystal material Lt; / RTI &gt; Such a material may be an element forming eutectic melt with aluminum constituting the layered crystal material, for example, including tin (Sn), indium (In), magnesium (Mg) .

상기 혼합은 예컨대 볼밀(ball mill) 공정, 어트리션밀(Attrition mil) 공정, 제트밀(jet mill) 공정, 스파이크밀(Spike mill) 공정 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The mixing may be, for example, a ball mill process, an attrition mill process, a jet mill process, a spike mill process, or a combination thereof, but is not limited thereto.

상기 혼합하는 단계는 예컨대 아르곤 기체 등의 비활성 분위기, 수소 기체 등의 환원성 분위기, 진공 분위기 또는 산소 기체가 포함된 대기 분위기에서 수행할 수 있다.The mixing may be performed in an inert atmosphere such as argon gas, a reducing atmosphere such as hydrogen gas, a vacuum atmosphere, or an atmospheric atmosphere containing oxygen gas.

이어서 상기 혼합물을 열처리한다. The mixture is then heat treated.

상기 열처리는 예컨대 통상적인 가열, 극초단파(microwave)를 이용한 가열, 유도 가열(induction heating), 스파크 플라즈마 소결(spark plasma sintering) 등의 방법으로 이루어질 수 있으며, 예컨대 약 600 내지 1000℃에서 수행할 수 있다.The heat treatment may be performed by, for example, conventional heating, microwave heating, induction heating, spark plasma sintering, or the like, for example, at about 600 to 1000 ° C .

상기 열처리에 의해 상기 전이원소가 상기 층상 결정 구조, 예컨대 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소로 이루어진 층으로 확산되어 상기 비금속 원소와 준금속 원소와 화학 결합을 형성할 수 있다.By the heat treatment, the transition element can be diffused into the layered crystal structure, for example, a layer made of the nonmetal element or the metalloid element to form a chemical bond with the nonmetal element and the metalloid element.

상기 열처리에 의해 알루미늄, 비금속 원소 또는 준금속 원소 및 전이원소를 포함하는 복수의 층상 구조의 자기열 물질을 얻을 수 있다. 상기 복수의 층상 구조는 예컨대 상기 전이원소와 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소가 결합되어 있는 복수의 층들과 상기 복수의 층들 사이에 알루미늄 원소가 위치된 구조를 가질 수 있으며, 상기 각 층은 예컨대 원소들이 지그재그(zigzag)로 배열될 수 있다.By the heat treatment, a plurality of layered magnetic recording materials including aluminum, a nonmetal element or a metalloid element and a transition element can be obtained. The plurality of layered structures may have, for example, a structure in which a plurality of layers in which the transition element and the non-metallic element or the quasi-metallic element are bonded and an aluminum element is positioned between the plurality of layers, And can be arranged in a zigzag.

이어서 상기 자기열 물질을 약 700 내지 1100℃에서 추가 열처리를 수행할 수 있다. Subsequently, the magnetic thermal material may be subjected to additional heat treatment at about 700 to 1100 ° C.

상술한 제조 방법은 예컨대 아크 방전(arc melting) 또는 유도가열(induction heating)과 같은 고에너지 공정을 요구하지 않아 제조 비용을 절감할 수 있는 동시에 대량 생산 또한 가능하다. The above-described manufacturing method does not require a high-energy process such as arc melting or induction heating, thereby reducing manufacturing cost and mass production.

상기 자기열 물질은 다양한 형태로 가공되어 자기열 효과가 요구되는 다양한 제품으로 제조될 수 있다. 상기 제품은 예컨대 전자파 차폐제, 자기냉각 장치, 자기열 발전기 및 자기열 펌프를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The magnetic thermal material may be processed into various shapes and manufactured into various products requiring a magnetic heating effect. The product may include, but is not limited to, electromagnetic shielding materials, magnetic cooling devices, magnetic heat generators, and magnetic heat pumps.

이 때 전술한 바와 같이 자기 상전이 온도가 상이한 두 종류 이상의 자기열 물질을 함께 사용함으로써 자성을 띨 수 있는 온도 구간을 확대하여 응용 온도 범위를 넓힐 수 있다.
At this time, by using two or more types of magnetic thermal materials having different magnetic phase transition temperatures as described above, it is possible to widen the temperature range where magnetism can be attained to widen the application temperature range.

이하 본 기재의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 기재의 일 실시예일뿐이며, 본 기재가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Examples and comparative examples of the present invention will be described below. However, the following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

기준합성예Reference synthesis example : : AlFeAlFe 22 BB 22  of 제조 Produce

알루미늄(Al)과 붕소(B)를 1:2의 몰비로 혼합하여 아르곤 분위기에서 800℃에서 6시간 동안 열처리하여 AlB2를 합성한다. 이어서 상기에서 합성된 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g, 주석(Sn) 0.2222g을 마노유발(agate mortar)을 사용하여 질소분위기 중에서 혼합하여 혼합분말을 얻는다. 상기 혼합은 공기 중 또는 무산소 분위기에서 수행될 수 있으나, 알루미늄(Al) 분말의 반응성 등을 고려하여 무산소 분위기에서 혼합하는 것이 안전하다. 이어서 상기 혼합분말을 금속몰드(metal mold)에 채우고 프레스로 압력(300 kgf/cm2)을 가하여 직경 1cm의 실린더 형태로 혼합물을 압축한다. 이어서 실린더 형태의 압축물을 석영관에 넣은 후, 석영관을 진공상태에서 밀봉한다. 이어서 석영관을 전기로에서 800℃에서 8시간 동안 열처리한다. 열처리 과정에서 진행된 반응은 하기 반응식과 같다.Aluminum (Al) and boron (B) are mixed at a molar ratio of 1: 2 and heat-treated at 800 ° C for 6 hours in an argon atmosphere to synthesize AlB 2 . Then, 0.3033 g of the synthesized AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn) were mixed in an atmosphere of nitrogen using an agate mortar to obtain a mixed powder. The mixing can be carried out in air or an anoxic atmosphere, but it is safe to mix in an oxygen-free atmosphere in consideration of the reactivity of aluminum (Al) powder and the like. Then, the mixed powder is filled in a metal mold, and the mixture is compressed in the form of a cylinder having a diameter of 1 cm by applying pressure (300 kgf / cm 2) to the press. Subsequently, the cylindrical compact is placed in a quartz tube, and the quartz tube is sealed in a vacuum. The quartz tube is then heat-treated in an electric furnace at 800 DEG C for 8 hours. The reaction in the heat treatment process is shown in the following reaction formula.

[반응식][Reaction Scheme]

AlB2 + 2Fe + 0.5 Al + 0.3 Sn --> AlFe2B2 + 0.5 Al + 0.3 SnAlB 2 + 2Fe + 0.5 Al + 0.3 Sn -> AlFe 2 B 2 + 0.5 Al + 0.3 Sn

이어서 열처리된 반응혼합물을 마노유발(agate mortar)에서 분쇄한 후, 3 vol % 의 염산수용액에 넣어서 1시간 동안 교반함으로써, 알루미늄(Al) 및 주석(Sn)과 같은 부산물을 제거한다. 이어서 물로 3회, 아세톤으로 1회 세척한 후 건조하여 AlFe2B2을 얻는다.
Subsequently, the heat-treated reaction mixture is pulverized in an agate mortar, and is then stirred in an aqueous 3 vol.% Hydrochloric acid solution for 1 hour to remove by-products such as aluminum (Al) and tin (Sn). Then washed three times with water, once with acetone and then dried to obtain AlFe 2 B 2 .

합성예Synthetic example 1-1:  1-1: AlFeAlFe 1One .9.9 MnMn 00 .1.One BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6621g, 망간(Mn) 0.0343g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .9Mn0 .1B2을 얻는다.
Except that 0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6621 g of iron (Fe), 0.0343 g of manganese (Mn) g and 0.2222 g of tin (Sn) were used in the same manner as in Reference Synthesis Example to obtain AlFe 1 .9 Mn 0 .1 B 2 .

합성예Synthetic example 1-2:  1-2: AlFeAlFe 1One .7.7 MnMn 00 .3.3 BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.5924g, 망간(Mn) 0.1028g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .7Mn0 .3B2을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.5924 g of iron (Fe), 0.1028 g of manganese (Mn) g and 0.2222 g of tin (Sn) were used in the same manner as in Reference Synthesis Example to obtain AlFe 1 .7 Mn 0 .3 B 2 .

합성예Synthetic example 1-3 :  1-3: AlMnAlMn 22 BB 22  of 제조 Produce

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 망간(Mn) 0.6856g 및 알루미늄(Al) 0.0842g을 사용하고 3vol%의 염산수용액 대신 1vol% 염산수용액을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlMn2B2을 얻는다.
Except that 0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn) were replaced with 0.3033 g of AlB 2, 0.6856 g of manganese (Mn) and 0.0842 g of aluminum Except that 1 vol% hydrochloric acid aqueous solution was used instead of hydrochloric acid aqueous solution, AlMn 2 B 2 was obtained .

합성예Synthetic example 2-1:  2-1: AlFeAlFe 1One .95.95 CoCo 00 .05.05 BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6621g, 코발트(Co) 0.0368g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .95Co0 .05B2을 얻는다.
AlB 2 0.3033g, iron (Fe) 0.6981g, aluminum (Al) 0.0842g, and tin (Sn) 0.2222g 0.3033g instead of AlB 2, iron (Fe) 0.6621g, cobalt (Co) 0.0368g, aluminum (Al) 0.0842 g and 0.2222 g of tin (Sn) were used in the same manner as in Reference Synthesis Example to obtain AlFe 1 .95 Co 0 .05 B 2 .

합성예Synthetic example 2-2:  2-2: AlFeAlFe 1One .85.85 CoCo 00 .15.15 BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6447g, 코발트(Co) 0.0552g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .85Co0 .15B2을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6447 g of iron (Fe), 0.0552 g of cobalt (Co) synthesized by g and tin in the same manner as in synthesis example basis, except for using (Sn) 0.2222g to obtain the AlFe 1 .85 Co 0 .15 B 2 .

합성예Synthetic example 2-3:  2-3: AlFeAlFe 1One .8.8 CoCo 00 .2.2 BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6273g, 코발트(Co) 0.0736g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .8Co0 .2B2을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6273 g of iron (Fe), 0.0736 g of cobalt (Co) , except that the g and tin (Sn) 0.2222g synthesized in the same manner as the reference example is obtained by synthesizing the AlFe 1 .8 Co 0 .2 B 2 .

합성예Synthetic example 2-4:  2-4: AlFeAlFe 1One .7.7 CoCo 00 .3.3 BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.5924g, 코발트(Co) 0.1103g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .7Co0 .3B2을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.5924 g of iron (Fe), 0.1103 g of cobalt (Co) , except that the g and tin (Sn) 0.2222g synthesized in the same manner as the reference example is obtained by synthesizing the AlFe 1 .7 Co 0 .3 B 2 .

합성예Synthetic example 3-1:  3-1: AlFeAlFe 1One .9.9 CrCr 00 .1.One BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6621g, 크롬(Cr) 0.0325g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .9Cr0 .1B2을 얻는다.
AlB 2 0.3033g, iron (Fe) 0.6981g, aluminum (Al) 0.0842g, and tin (Sn) 0.2222g 0.3033g instead of AlB 2, iron (Fe) 0.6621g, chromium (Cr) 0.0325g, aluminum (Al) 0.0842 , except that the g and tin (Sn) 0.2222g synthesized in the same manner as the reference example is obtained by synthesizing the AlFe 1 .9 Cr 0 .1 B 2 .

합성예Synthetic example 3-2:  3-2: AlFeAlFe 1One .8.8 CrCr 00 .2.2 BB 22 의 제조 Manufacturing

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6273g, 크롬(Cr) 0.0649g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe1 .8Cr0 .2B2을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6273 g of iron (Fe), 0.0649 g of chromium (Cr) , except that the g and tin (Sn) 0.2222g synthesized in the same manner as the reference example is obtained by synthesizing the AlFe 1 .8 Cr 0 .2 B 2 .

합성예Synthetic example 4-1:  4-1: AlFeAlFe 22 BB 1One .9.9 SiSi 00 .. 1One  of 제조 Produce

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6970g, Mg2Si 0.0479g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe2B1.9Si0.1을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6970 g of iron (Fe), 0.0479 g of Mg 2 Si, And 0.2222 g of tin (Sn) were used in the same manner as in Reference Synthesis Example to obtain AlFe 2 B 1.9 Si 0.1 .

합성예Synthetic example 4-2:  4-2: AlFeAlFe 22 BB 1One .8.8 SiSi 00 .. 22  of 제조 Produce

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6970g, Mg2Si 0.0958g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe2B1.8Si0.2 을 얻는다.
0.303 g of AlB 2, 0.0982 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6970 g of iron (Fe), 0.0958 g of Mg 2 Si, And 0.2222 g of tin (Sn) were used in the same manner as in Reference Synthesis Example to obtain AlFe 2 B 1.8 Si 0.2 .

합성예Synthetic example 5-1:  5-1: AlFeAlFe 22 BB 1One .9.9 PP 00 .. 1One  of 제조 Produce

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6970g, 인(P) 0.0193g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe2B1.9P0.1을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6970 g of iron (Fe), 0.0193 g of phosphorus (P) g and 0.2222 g of tin (Sn) were used in the same manner as in Reference Synthesis Example to obtain AlFe 2 B 1.9 P 0.1 .

합성예Synthetic example 5-2:  5-2: AlFeAlFe 22 BB 1One .7.7 PP 00 .. 33  of 제조 Produce

AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6981g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g 대신 AlB2 0.3033g, 철(Fe) 0.6970g, 인(P) 0.0580g, 알루미늄(Al) 0.0842g 및 주석(Sn) 0.2222g을 사용한 것을 제외하고는 기준합성예와 동일한 방법으로 합성하여 AlFe2B1.7P0.3을 얻는다.
0.3033 g of AlB 2, 0.6981 g of iron (Fe), 0.0842 g of aluminum (Al) and 0.2222 g of tin (Sn), 0.3033 g of AlB 2, 0.6970 g of iron (Fe), 0.0580 g of phosphorus (P) g and 0.2222 g of tin (Sn) were used in the same manner as in Reference Synthesis Example to obtain AlFe 2 B 1.7 P 0.3 .

평가 1Rating 1

기준합성예와 합성예 1-1 내지 5-2에서 얻은 자기열 물질을 X선 회절 분석법을 사용하여 결정 구조를 확인한다.The crystal structure of the magnetic thermal materials obtained in Reference Synthesis Example and Synthesis Examples 1-1 to 5-2 is confirmed by X-ray diffraction analysis.

그 결과는 도 1 내지 13에서 보여준다.The results are shown in Figs.

도 1 내지 도 13은 각각 기준합성예와 합성예 1-1 내지 1-3, 2-1 내지 2-3, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1 및 5-2에서 얻은 자기열 물질의 X선 회절 분석 그래프이다.Figs. 1 to 13 are graphs showing the results of the reference synthesis examples and Synthesis Examples 1-1 to 1-3, 2-1 to 2-3, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1 and 5 -2 is an X-ray diffraction analysis graph of the magnetorheological material.

도 1 내지 도 13을 참고하면, 기준합성예와 합성예 1-1 내지 1-3, 2-1 내지 2-3, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1 및 5-2에서 얻은 자기열 물질은 모두 사방정계 결정 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
1 to 13, the reference synthesis example and Synthesis Examples 1-1 to 1-3, 2-1 to 2-3, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, and 5-1 And 5-2 can all be confirmed to have an orthorhombic crystal structure.

평가 2Rating 2

기준합성예와 합성예 1-1 내지 5-2에서 얻은 자기열 물질의 온도에 따른 자화(magnetization) 곡선의 변화를 평가한다.The change in magnetization curve according to the temperature of the magnetocrystalline material obtained in Reference Synthesis Example and Synthesis Examples 1-1 to 5-2 is evaluated.

그 결과는 도 14 내지 도 18을 참고하여 설명한다.The results are described with reference to Figs. 14 to 18. Fig.

도 14는 합성예 1-1, 1-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 15는 합성예 2-1 내지 2-4와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 16은 합성예 3-1, 3-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 17은 합성예 4-1, 4-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 18은 합성예 5-1, 5-2와 기준합성예에 따른 자기열 물질의 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 보여주는 그래프이다.FIG. 14 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperatures of magnetic thermal materials according to Synthesis Examples 1-1 and 1-2 and Reference Synthesis Example, and FIG. 15 is a graph showing the change of magnetization curves according to Synthesis Examples 2-1 to 2-4 and Reference Synthesis Example FIG. 16 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperature of the magnetic thermal material according to Synthesis Examples 3-1 and 3-2 and the reference synthesis example. FIG. 17 is a graph showing changes in magnetization curves according to the temperatures of magnetic thermal materials according to Synthesis Examples 4-1 and 4-2 and Reference Synthesis Example, FIG. 5 is a graph showing the change of the magnetization curve according to the temperature of the magnetic thermal material according to the synthesis example. FIG.

도 14 내지 도 18에서 각 곡선의 최대 기울기를 나타내는 지점의 온도를 자기 상전이 온도로 정의할 수 있다.14 to 18, the temperature at the point representing the maximum slope of each curve can be defined as the magnetic phase transition temperature.

도 14 내지 도 18을 참고하면, 기준합성예에 따른 자기열 물질은 약 300K 근처에서 자기 상전이 온도를 나타내고 합성예 1-1 내지 3-2에 따른 자기열 물질은 기준합성예에 따른 자기열 물질보다 낮은 온도에서 자기 상전이 온도를 나타내고 합성예 4-1 내지 5-2에 따른 자기열 물질은 기준합성예에 따른 자기열 물질보다 높은 온도에서 자기 상전이 온도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 14 to 18, the magnetic thermal material according to the reference synthesis example exhibits a magnetic phase transition temperature near about 300 K and the magnetic thermal material according to Synthesis Examples 1-1 to 3-2 is a magnetic thermal substance according to the reference synthesis example It can be confirmed that the magnetostrictive materials according to Synthesis Examples 4-1 to 5-2 exhibit the magnetostatic transition temperature at a temperature lower than that of the magnetostrictive material according to the reference synthesis example.

이로부터 제1 및 제2 전이원소를 포함하는 자기열 물질은 제1 전이원소를 포함하는 자기열 물질과 비교하여 자기 상전이 온도를 낮출 수 있으며 이때 제2 전이원소의 함량에 따라 자기 상전이 온도의 변화 정도가 달라지는 것을 확인할 수 있다.From this, the magnetic thermal material including the first and second transition elements can lower the magnetic phase transition temperature as compared with the magnetic thermal material including the first transition element. At this time, depending on the content of the second transition element, And the like.

마찬가지로 제1 및 제2 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함하는 자기열 물질은 제1 비금속 원소 또는 준금속 원소를 포함하는 자기열 물질과 비교하여 자기 상전이 온도를 높힐 수 있으며 이때 제2 비금속 원소 또는 준금속 원소의 함량에 따라 자기 상전이 온도의 변화 정도가 달라지는 것을 확인할 수 있다.Likewise, the magnetic thermal material including the first and second nonmetallic elements or the quasi-metallic element can increase the temperature of the magnetic phase transition compared to the magnetic thermal material including the first nonmetal element or the quasi-metallic element, It can be confirmed that the degree of change of the magnetic phase transition temperature varies depending on the content of the metal element.

이에 따라 상기 자기열 물질의 조성을 변화시킴으로써 상기 자기열 물질의 상전이 온도를 낮추거나 높일 수 있으며 전이원소 및/또는 비금속 원소 또는 준금속 원소의 종류 및 함량을 선택함으로써 원하는 자기 상전이 온도를 가지도록 제어할 수 있다. 또한 자기 상전이 온도가 상이한 두 종류 이상의 자기열 물질을 함께 포함함으로써 자성을 띨 수 있는 온도 구간을 확대할 수 있고 이에 따라 작동 온도 범위를 넓힐 수 있음을 확인할 수 있다.
Accordingly, the phase transition temperature of the magnetic thermal material can be lowered or increased by changing the composition of the magnetic thermal material, and the desired magnetic phase transition temperature can be controlled by selecting the kind and content of the transition element and / or the nonmetal element or the quasi metal element . In addition, by including two or more kinds of magnetic thermal materials having different magnetic phase transition temperatures, it can be seen that the temperature range in which magnetism can be increased can be expanded and thus the operating temperature range can be widened.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

Claims (20)

하기 화학식 1로 표현되는 자기열 물질:
[화학식 1]
Al(M1 - aLa)2+c(X1 - bYb)2+d
상기 화학식 1에서,
Al은 알루미늄이고,
M 및 L은 각각 독립적으로 전이원소이고,
X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,
0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,
a와 b가 동시에 0은 아니고,
단 b가 0인 경우 상기 전이원소로서 철(Fe)과 망간(Mn)이 동시에 존재하는 것은 제외한다.
Magnetic thermal material represented by the following formula (1)
[Chemical Formula 1]
Al (M 1 - a L a ) 2 + c (X 1 - b Y b ) 2 + d
In Formula 1,
Al is aluminum,
M and L are each independently a transition element,
X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,
0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?
a and b are not 0 at the same time,
Provided that when b is 0, iron (Fe) and manganese (Mn) are not present simultaneously as the transition element.
제1항에서,
상기 전이원소는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나인 자기열 물질.
The method of claim 1,
The transition element may be at least one element selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, (Zr), tungsten (W), and tantalum (Ta).
제1항에서,
상기 비금속 원소 또는 준금속 원소는 보론(B), 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나인 자기열 물질.
The method of claim 1,
The non-metallic or sub-metallic element may be at least one selected from boron (B), carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As) One of the self-heating substances.
제1항에서,
하기 화학식 1a로 표현되는 자기열 물질.
[화학식 1a]
Al(Fe1 - aLa)2+c(X1 - bYb)2+d
상기 화학식 1a에서,
Al 및 Fe는 각각 알루미늄 및 철이고,
L은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나이고,
X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,
0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족할 수 있고,
a와 b가 동시에 0은 아니고,
단 b가 0인 경우 상기 L은 망간(Mn)이 아니다.
The method of claim 1,
A magnetorheological substance represented by the following formula (1a).
[Formula 1a]
Al (Fe 1 - a L a ) 2 + c (X 1 - b Y b) 2 + d
In formula (1a)
Al and Fe are aluminum and iron, respectively,
L is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, Nb, Zr, ) And tantalum (Ta).
X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,
0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?
a and b are not 0 at the same time,
When b is 0, L is not manganese (Mn).
제1항에서,
하기 화학식 1b로 표현되는 자기열 물질.
[화학식 1b]
Al(M1 - aLa)2+c(B1- bYb)2+d
상기 화학식 1b에서,
Al 및 B는 각각 알루미늄 및 보론이고,
M 및 L은 각각 독립적으로 전이원소이고,
Y는 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나이고,
0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,
a와 b가 동시에 0은 아니고,
단 b가 0인 경우 상기 전이원소로서 철(Fe)과 망간(Mn)이 동시에 존재하는 것은 제외한다.
The method of claim 1,
A magnetorheological substance represented by the following formula (1b).
[Chemical Formula 1b]
Al (M 1 - a L a ) 2 + c (B 1 - b Y b ) 2 + d
In the above formula (1b)
Al and B are aluminum and boron, respectively,
M and L are each independently a transition element,
Y is at least one selected from carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As)
0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?
a and b are not 0 at the same time,
Provided that when b is 0, iron (Fe) and manganese (Mn) are not present simultaneously as the transition element.
제1항에서,
하기 화학식 1c로 표현되는 자기열 물질:
[화학식 1c]
Al(Fe1 - aLa)2+c(B1- bYb)2+d
상기 화학식 1c에서,
Al, Fe 및 B는 각각 알루미늄, 철 및 보론이고,
L은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나이고,
Y는 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나이고,
0≤a≤1, 0≤b≤1, -0.5≤c≤0.5 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족하고,
a와 b가 동시에 0은 아니고,
단 b가 0인 경우 상기 L은 망간(Mn)이 아니다.
The method of claim 1,
Magnetic thermal material represented by the following formula 1c:
[Chemical Formula 1c]
Al (Fe 1 - a L a ) 2 + c (B 1- b Y b) 2 + d
In the above formula (1c)
Al, Fe and B are aluminum, iron and boron, respectively,
L is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, Nb, Zr, ) And tantalum (Ta).
Y is at least one selected from carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As)
0? A? 1, 0? B? 1, -0.5? C? 0.5 and -0.5? D?
a and b are not 0 at the same time,
When b is 0, L is not manganese (Mn).
제1항에서,
상기 화학식 1의 a 또는 b에 따라 자기 상전이 온도가 제어되는 자기열 물질.
The method of claim 1,
Wherein the magnetic phase transition temperature is controlled in accordance with a or b in the above formula (1).
제1항에서,
자기 상전이 온도는 100K 내지 400K인 자기열 물질.
The method of claim 1,
Wherein the magnetic phase transition temperature is 100K to 400K.
제1항에서,
상기 자기열 물질은 상기 전이원소와 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소가 결합되어 있는 복수의 층들과 상기 복수의 층들 사이에 위치하는 알루미늄 원소를 포함하는 자기열 물질.
The method of claim 1,
Wherein the magnetocaloric material comprises a plurality of layers to which the transition element and the nonmetal or submetal element are bonded and an aluminum element located between the plurality of layers.
하기 화학식 3으로 표현되는 층상 결정 물질을 준비하는 단계,
상기 층상 결정 물질을 적어도 일종의 전이원소 또는 적어도 일종의 전이원소 전구체와 혼합하는 단계, 그리고
열처리하는 단계
를 포함하는 자기열 물질의 제조 방법:
[화학식 3]
Al(X1 - bYb)2+d
상기 화학식 3에서,
Al은 알루미늄이고,
X 및 Y는 각각 독립적으로 비금속 원소 또는 준금속 원소이고,
0≤b≤1 및 -0.5≤d≤0.5를 각각 만족한다.
Preparing a layered crystal material represented by the following formula (3)
Mixing the layered crystalline material with at least one kind of transition element or at least one type of transition element precursor, and
Step of heat treatment
A method for producing a magnetic thermal material comprising:
(3)
Al (X 1 - b Y b ) 2 + d
In Formula 3,
Al is aluminum,
X and Y are each independently a non-metallic element or a metalloid element,
0? B? 1 and -0.5? D? 0.5, respectively.
제10항에서,
상기 비금속 원소 또는 준금속 원소는 보론(B), 탄소(C), 규소(Si), 인(P), 황(S), 게르마늄(Ge), 비소(As) 및 셀렌(Se)에서 선택된 적어도 하나인 자기열 물질의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The non-metallic or sub-metallic element may be at least one selected from boron (B), carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), germanium (Ge), arsenic (As) / RTI &gt; as claimed in any one of the preceding claims.
제10항에서,
상기 전이원소는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 탄탈륨(Ta)에서 선택된 적어도 하나인 자기열 물질의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The transition element may be at least one element selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, Cr, V, Ru, Mo, (Zr), tungsten (W), and tantalum (Ta).
제10항에서,
상기 층상 결정 물질은 상기 비금속 원소 또는 준금속 원소로 이루어진 복수의 층들과 상기 복수의 층들 사이에 삽입되어 있는 알루미늄 원소들을 포함하는 자기열 물질의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the layered crystal material includes a plurality of layers made of the non-metallic element or the quasi-metallic element and aluminum elements inserted between the plurality of layers.
제10항에서,
상기 층상 결정 물질은 AlB2인 자기열 물질의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The layered crystal material is AlB 2 The method of producing a self-heat material.
제10항에서,
상기 혼합하는 단계에서 알루미늄과 공융(eutectic melt)을 이루는 반응 촉매를 제공하는 자기열 물질의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the mixing step comprises providing a reaction catalyst that forms an eutectic melt with aluminum in the mixing step.
제15항에서,
상기 반응 촉매는 주석(Sn), 인듐(In), 마그네슘(Mg) 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 자기열 물질의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the reaction catalyst comprises tin (Sn), indium (In), magnesium (Mg), an alloy thereof, or a combination thereof.
제10항에서,
상기 열처리하는 단계는 600 내지 1000℃에서 수행하는 자기열 물질의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the heat treatment is performed at 600 to 1000 占 폚.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 자기열 물질을 포함하는 제품.
10. An article comprising a magnetically-attracting substance according to any one of claims 1 to 9.
제18항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 서로 다른 종류의 자기열 물질을 포함하는 제품.
The method of claim 18,
The product comprising different types of magnetic thermal materials represented by the formula (1).
제18항에서,
전자파 차폐제, 자기냉각 장치, 자기열 발전기 및 자기열 펌프를 포함하는 제품.

The method of claim 18,
An electromagnetic shielding material, a magnetic cooling device, a magnetic heat generator, and a magnetic heat pump.

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KR20210136013A (en) * 2019-03-06 2021-11-16 로베르트 보쉬 게엠베하 Magnetic cooling module and manufacturing method thereof
WO2022244944A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 울산대학교 산학협력단 Non-rare earth permanent magnet material, and permanent magnet comprising same

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