Efek Magnetokalorik Mengubah Keteraturan Magnet Menjadi Perubahan Suhu

Efek magnetokalorik adalah perubahan suhu pada bahan magnetik ketika medan magnet diterapkan atau dilepas dalam kondisi yang dikendalikan. Gejala ini menjadi dasar riset pendinginan magnetik yang berupaya memindahkan panas tanpa siklus kompresi uap konvensional.

Ketika medan diterapkan, momen magnetik di dalam bahan cenderung menjadi lebih teratur. Perubahan keteraturan itu memengaruhi entropi magnetik; dalam proses adiabatik, energi berpindah ke gerak atom dan bahan dapat menghangat, lalu mendingin saat medan dilepas.

National Institute of Standards and Technology meneliti senyawa Gd5(Ge2Si2) karena menunjukkan efek magnetokalorik besar di sekitar 270–300 kelvin, rentang yang dekat dengan suhu ruang. Gadolinium murni juga sering dipakai sebagai rujukan karena puncak efeknya berada di sekitar suhu ruang dan histeresisnya kecil.

Pada salah satu studi NIST, penambahan besi sekitar satu persen volume pada komposit berbasis senyawa tersebut meningkatkan kapasitas pendinginan efektif sekitar 15–30 persen. Hasil itu menunjukkan bahwa rancangan mikrostruktur dapat sama pentingnya dengan memilih unsur atau senyawa utama.

Potensi teknologi ini mencakup lemari pendingin dan pompa kalor yang memakai medan magnet, penukar panas, serta fluida pemindah kalor. Namun kata potensi penting dipertahankan: kebutuhan magnet, harga material, efisiensi siklus, kekuatan mekanik, dan skala manufaktur masih menentukan kelayakan nyata.

Foto pendamping memperlihatkan spesimen gadolinium yang didokumentasikan pada 28 September 2024. Foto menggambarkan unsur yang umum dipakai dalam riset magnetokalorik, bukan perangkat pendingin siap pakai.

Sumber: NIST Center for Neutron Research, “Magnetocaloric Systems”, https://www.nist.gov/ncnr/magnetocaloric-systems ; NIST, “Iron Boosts Performance of Magnetocaloric Material”, https://www.nist.gov/news-events/news/iron-boosts-performance-magnetocaloric-material ; NIST Publications, “Gd90Co2.5Fe7.5 Alloy Displaying Enhanced Magnetocaloric Properties”, https://www.nist.gov/publications/gdsub-90cosub-25fesub-75-alloy-displaying-enhanced-magnetocaloric-properties ; Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gadolinium_(Element_-_64).jpg

Catatan editorial: Artikel ini adalah artikel sains, bukan pengumuman produk komersial. Angka peningkatan berasal dari sistem material dalam studi NIST dan tidak digeneralisasi ke semua pendingin magnetik. Foto CC BY 2.0 diubah ukuran dan dikonversi ke JPEG tanpa pemotongan.