Etude structurale et magnétique en vue de la mise en oeuvre de nouveaux matériaux à effet magnétocalorique géant

par Mohamed Balli

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Daniel Fruchart.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La société moderne compte beaucoup sur les moyens de refroidissement et de climatisation. Les demandes augmentent jour après jour et les phénomènes comme le rÙ:hauffement climatique ou la canicule amplifient cettl: tendance. Les technologies de réfrigération utilisées actuellement sont trop nuisibles à l'environnement à cause des CFC et HCFC présents dans les systèmes de re/Toidissement classiques. Pour résoudre ce problème environnemental et économiser de l'énergie, la réfrigération magnétique semble être la meilleure alternative pour remplacer la réfrigération classique. Cette technologie est basée sur l'effet magnétocalorique, processus réversible d'échauffement et de refroidissement de certains matériaux magnétiques sous l'application ou la suppression d'un champ magnétique extérieur. Autour de la température ambiante, la réfrigération magnétique laisse entrevoir de nombreuses applications: réfrigération domestique ou industrielle, climatisation de bâtiment ou de véhicule, refroidissement de systèmes portable(électronique, médical,. . . ). Les avantages économiques, écologiques, et environnementaux sont multiples: absence de polluants atmosphériques (CFC ou ses substituts HCFC et HFC), moins de bruits et de vibrations (par l'absence de compresseur) et surtout un rendement énergétique nettement supérieur de 20 à 30 % par rapport à la réfrigération classique basée sur la détente et la compression des gaz. Actuellement, le gadolinium est le seul matériau utilisé dans la plupart des systèmes de refroidissement. Mais en dépit de ses bonnes propriétés magnétocaloriques, le gadolinium comme la plupart des terres rares s'oxyde facilement, il est trop cher et son application dans la réfrigération magnétique est limitée à la température ambiante. Ainsi, dans le but de remplacer Gd dans les systèmes de refroidissement, ce travail consiste à étudier de nouveaux matériaux magnétocaloriques où développer et optimiser des matériaux à base de R-C02 (R = terre rares), LaFe13-xSix et MM'X (X = P, As et M, M' sont des éléments de transition).


  • Résumé

    Magnetic refrigeration is a promising alternative technology for cooling and gas liquefaction. This technology takes advantage on the magnetocaloric effect. This intrinsic property of sorne magnetic rnaterials is the consequence of magneto-thermal coupling between the lattice entropy and the magneti entropy. When a magnetic field is applied to the magnetic material, the magnetic moments of its atoms become aligned rnaking the material more ordered. Consequently, in adiabatic conditions the decrease of the magnetic entropy is compensated by an increase of the lattice entropy and accordingl of the temperature. Conversely, when the magnetic field is removed, the magnetic moments return to their random directions, magnetic entropy increas< and the material is forced to cool down. Thus, materials presenting a giant magnetocaloric effect we can manufacture economic and ecologic cooling systems with a theoretical yield /Tom 20 to 30% better than the traditional refrigeration. Currently, pure gadolinium is the only material used in the magnetic refrigeration prototypes. The use of Gd as active refrigerant brings several disadvantages, first Gd is too much expensive (;::;; 4000 Kg), secondly the refrigeration is limited to temperatures near room temperature where the magnetocaloric effect is very important because of its Curie temperature (TC = 294 K). Finally, Gd oxidizes easily, which on long terms results in degradation of the performance of the refrigerator. Aiming to replace Gd metal in magnetic refrigeration systems, my work consists to investigate new materials or to develop and optimize the existing magnetocaloric compounds for magnetic refrigeration as R-C02 (R: rare earth), La(Fel-xSix)13, pnictides. . . Based compounds.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. ( 190 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0257/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0257
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.