Examination of the usability of La0.67Ba0.33MnO3 perovskite manganite compound with magnetocaloric effect in magnetic cooling technology

Abstract

Perovskit manganit yapılı bileşikler yüksek manyetokalorik etki (MKE) ve devesa manyetodirenç (DMD) etkileri göstermeleri nedeniyle son yıllarda oldukça yaygın olarak çalışılan malzemelerdir. ABO3 formundaki perovskit manganit bileşikleri, ideal durumda iken antiferromanyetik ve yalıtkan özellik sergilerken, A-bölgesine yapılan +1 ve/veya +2 değerlikli element katkısı ile ferromanyetik ve iletken özellik göstermektedir. Perovskit manganit bileşikler elektriksel ve manyetik özelliklerini katkılamalar ile değiştirilebilir ve yığın olarak kolayca üretilerek şekillendirilebilir olmasının yanında, gösterdikleri yüksek MKE nedeniyle yeni tip soğutucu elemanı olarak manyetik soğutma (MS) sistemlerinde etkin olarak kullanılacak yeni tip malzeme olma özelliği taşımaktadır. Bu çalışmada, alaşımlar yerine daha ucuza mal edilen ve şekillendirilmesi kolay olan perovskit manganit bileşiği ele alınmıştır. İdeal durumdaki LaMnO3 perovskit manganit bileşiğinde La eksiltilerek yerine %33 (1/3) oranında Ba katkılanmıştır. Ba katkılanan La0.67Ba0.33MnO3 bileşiği sol-jel metodu kullanılarak üretilmiş ve yığın olarak elde edilmiştir. Daha sonra örnek 1000oC’de 24 saat ısıl işleme tabi tutulmuş, yapısal ve manyetik özellikleri incelenmiştir. Perovskit manganit bileşiğin X-ışınları kırınım deseni üzerinden yapılan arıtım sonucunda bileşiğin kübik yapıda olduğu tespit edilmiş ve Pm3m uzay grubuna ait olduğu bulunmuştur. SEM analizlerinden tane boyutunun 100-200 nm aralığında değiştiği gözlenmiştir. Sıcaklığa bağlı yapılan mıknatıslanma ölçümlerinden La0.67Ba0.33MnO3 perovskit manganit bileşiğinin Curie geçiş sıcaklık (TC) değeri 341 K, 1 T manyetik alan altında hesaplanan manyetik entropi (-ΔSM) değeri 0.87 Jkg/K ve manyetik soğutucu malzeme olarak kullanılabilirliğini gösteren göreli soğutma gücü (RCP) değeri 38 J/kg olarak hesaplamıştır.