Coordinateur : Martino Lo Bue, ENS Cachan, SATIE-CNRS.

 

Invited conference - Solid state cooling: magnetocaloric effect and a view on electrocalorics - V.Basso (INRIM, Torino)

 

On appelle effet calorique la réponse thermique d'un matériau associée à un changement d'ordre dû à l'action d'un champ magnétique, électrique ou bien à une contrainte mécanique. Les effets caloriques sont particulièrement importants à proximité d'une transition ferroïque où le matériau subit un changement de phase entre un état ordonné et un état désordonnée (ou moins ordonné). La transition est déclenchée, à température donnée, par le champ conjuguée au paramètre d'ordre. Le cas le plus étudié dans ce domaine est celui de l'effet magnétocalorique qui met en jeu le couplage entre l'aimantation voire le paramètre d'ordre de l'état ferromagnétique et le champ magnétique. Les effets électrocalorique (couplage entre polarisation et champ électriques) et barocalorique (couplage entre pression et différents états d'ordre ferroélastiques), sont  de plus en plus étudiées, ces dernières années.

 

L'étude des effets caloriques dans les solides revêt un intérêt lié principalement aux applications envisagées dans le domaine de la réfrigération, un domaine clé du point de vue de l'efficacité énergétique. On vise ici la substitution des technologies de production du froid basées sur l'utilisation de gaz frigorigènes, ce qui permettrait en même temps d'éviter l'utilisation de substances dont l'effet délétère sur la couche d'ozone est avéré, et d'obtenir des cycles thermodynamiques avec une efficacité accrue. L'utilisation de solides caloriques permet d'atteindre des rendements jusqu'à 30 % supérieurs à ceux des pompes de chaleur classiques.

 

Dans ce contexte, les principaux enjeux dont il sera question dans ce symposium sont :

 

• l'étude expérimentale (synthèse et caractérisation) de matériaux présentant un changement d'entropie réversible maximum aux température d’intérêt pour les applications  envisagées ;
• l'étude théorique (calculs ab initio) visé à identifier les compositions/substitutions optimisant l'effet calorique recherché ;
• l'étude des procédés permettant d'obtenir en même temps des propriétés optimales et la production des matériaux à grande échelle.

 

Variation d'entropie magnétique isotherme pour différents composés sous une variation de champ magnétique de 0 à 2 Tesla .

Reproduit de : Brük, J. Phys D : Appl. Phys. 38 (2005) R381-R391,  Copyright 2005, Institute of Physics.