本发明属于磁制冷材料，具体包含一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金及其制备方法与应用。
背景技术：
1、超低温(<1k)已经成为众多前沿科学技术发展的必要条件。目前获得超低温的方式主要包括氦三吸附制冷、氦三-氦四稀释制冷和绝热退磁制冷(adr)。其中，adr由于高效、低能耗、不依赖重力和氦三的优点，已经成为在空间环境中应用最广泛的超低温制冷技术。
2、adr是利用磁性材料的磁热效应来实现冷却，也即磁制冷材料的磁热性能在adr中起着关键的作用。目前对于超低温磁制冷材料的探索主要集中在具有弱磁相互作用的顺磁盐中。顺磁盐材料虽然比较容易获得较大的磁热性能，但由于磁相互作用的存在，使得系统中总是存在长程有序；另一方面，主流的磁制冷材料为氧化物，低的导热性质不利于磁制冷过程中的热交换。因此，寻找一种同时满足磁热效应大、有序温度低且导热性能优异的磁制冷材料至关重要。
3、幸运的是，研究者们发现了一种具有三角晶格的磁性材料体系，即磁阻挫体系。相对于传统的顺磁盐，阻挫磁体中的局域磁矩之间由于竞争的磁相互作用不能同时被满足，在系统的基态上出现大量的简并态；同时，阻挫磁体中的自旋是高度关联的，即使到了绝对零度依然存在很强的涨落，导致其在极低的温度下都不存在长程有序。因此，阻挫磁体具有同时满足大的基态熵和低的磁有序温度的潜力。另一方面，合金体系由于以电子导热为主，其导热性质显著优于氧化物材料，从而更有利于获得高的热交换效率。因此，发展一种制备简单、具有大的磁热效应的磁阻挫合金，对开发出紧凑型、小型化和集成化的商用磁制冷装置有重要意义。
技术实现思路
1、发明目的：针对现有技术存在的上述问题，本发明的第一个目的在于提供具有三角阻挫结构的磁制冷合金。本发明的第二个目的在于提供具有三角阻挫结构的磁制冷合金的制备方法。本发明的第三个目的在于提供一种利用如上所述的具有三角阻挫结构的磁制冷合金在低温磁制冷中的应用。
2、本发明采用的技术方案：一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金，所述磁制冷合金的化学式为erpd2sb，其相变温度在0.56k，本发明所述低温磁制冷合金在相变温度附近表现出大的磁热效应。
3、所述磁制冷合金在磁场变化为7t时，最大磁熵变为21.6j·kg-1·k-1(1.4k)。
4、所述磁制冷合金利用准绝热退磁制冷设备进行测试，在初始磁场为6t、初始温度为2k时，能达到的最低温为0.255k。
5、所述具有三角阻挫结构的磁制冷合金，至少包括以下(1)和(2)中的一项：
6、(1)所述磁制冷合金由单一的相组成，属立方晶系，空间群为fm3m，晶胞参数为
7、(2)所述磁制冷合金中的er在结构中构成等边三角形，且边长为
8、本发明还提供一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金的制备方法，包括以下步骤：
9、步骤1：称取相应量的原料er、pd和sb放入高真空电弧炉的坩埚中，充入保护气体，进行熔炼；
10、步骤2：熔炼完成后将样品用钽片完全包裹，并密封在石英管中退火，制得所述低温磁制冷合金。
11、在本发明中，通过简单的熔炉和退火，使技术人员成功合成出erpd2sb低温磁制冷合金，该合成方法工艺简单、合成周期短，对反应环境的要求更低，适合大规模工业化生产。
12、作为优选，所述步骤1中，当所述含er、pd和sb的摩尔比为1.01-1.05：2-2.02：1时，可减少目标产物的杂相比例。可以理解为，所述er、pd和sb的物质的量之比包括但不限于1.01：2：1、1.02：2：1、1.03：2：1、1.04：2：1、1.05：2：1、1：2.01：1、1：2.02：1。
13、作为优选，所述步骤1中，所述保护气体为氩气。
14、作为优选，所述步骤1中熔炼时压强参数为0.5pa，电流参数为150a。
15、作为优选，所述步骤2中，退火温度为1123-1173k，退火的时间为3-5周。
16、本发明还请求保护所述低温磁制冷合金在低温磁制冷系统中的应用。
17、所述的具有三角阻挫结构的磁制冷合金应用于低温磁制冷时，先将所制备材料置于0.4-1.5k范围的环境温度中，设置环境磁场强度从7t降低到0t，从而让磁制冷材料具有最大的磁熵变21.6j kg-1k-1；再将所制备材料置于2k的初始环境温度中，设置环境磁场强度从6t降低到0t，从而让磁制冷材料具有最低的冷却温度0.255k。
18、有益效果：
19、本发明制备的具有三角阻挫结构的磁制冷合金相变温度为0.56k，通过准绝热退磁制冷的方式能达到0.255k的最低温，有希望作为取代液氦制冷的超低温区磁制冷材料进行大规模应用。
20、本发明选择erpd2sb属于合金，相对于氧化物磁制冷材料具有更优异的导热性质，且具有较大的磁热性能：在1.4k、磁场变化为7t时最大磁熵变达到了21.6j·kg-1·k-1，具有广阔的应用前景。
21、本发明提供的低温磁制冷合金的制备方法为电弧熔炼法，制备工艺简单，且制备周期较短，能源消耗较低，适合大规模工业化生产。将该低温磁制冷合金应用于磁制冷技术领域，不仅有利于我国低温物理、太空探测、航空航天等技术的发展，而且有助于推动我国稀土资源高值化利用，提升我国稀土产业竞争力和技术水平。
1.一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金，其特征在于：所述磁制冷合金的化学式为erpd2sb，其相变温度在0.56k，在磁场变化为7t时，其最大磁熵变为21.6j·kg-1·k-1；利用准绝热退磁制冷设备进行测试，在初始磁场为6t、初始温度为2k时，erpd2sb能达到的最低温为0.255k；
2.根据权利要求1所述一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，所述原料含er、pd和sb的摩尔比为1.01-1.05：2-2.02：1。
4.根据权利要求2所述一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，保护气体为氩气。
5.根据权利要求2所述一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金的制备方法，其特征在于：所述步骤1中熔炼的过程中压强为0.5pa，电流为150a。
6.根据权利要求2所述一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，退火温度为1123-1173k，退火的时间为3-5周。
7.根据权利要求1所述一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金的应用，其特征在于：所述的一种具有三角阻挫结构的磁制冷合金应用于低温磁制冷时，先将所制备材料置于0.4-1.5k范围的环境温度中，设置环境磁场强度从7t降低到0t，从而让磁制冷材料具有最大的磁熵变21.6j·kg-1·k-1；再将所制备材料置于2k的初始环境温度中，设置环境磁场强度从6t降低到0t，从而让磁制冷材料具有最低的冷却温度0.255k。
