C ƣơn 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4. Kết quả nn cu hiệu ng từ nhiệt của hệ vật liệu La1-xKxMnO
Hệ perovskite nền mangan là một trong những vật liệu đang rất được quan tâm nghiêm cứu về hiệu ứng từ nhiệt. Nhiều phương pháp đã được áp dụng nhằm đánh giá các thông số liên quan đến hiệu ứng này.Trong số đó, các phương pháp nghiên cứu thông qua các phép đo từ đã được nhiều tác giả lựa chọn. Thời gian gần đây, Hamad đã đưa ra cách xác đ nh một vài thông số quan trọng của hiệu ứng từ nhiệt[13] từ việc phân tích số liệu M(T) tại các từ trường khác nhau như độ biến thiên entropy từ , độ biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt
, độ biến thiên nhiệt dung và khả năng làm lạnh RCP. Vì vậy, để nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt của hệ vật liệu La1-xKxMnO3, chúng tôi đã sử dụng đồng thời cả hai phương pháp xác đ nh hiệu ứng từ nhiệt từ bộ số liệu đo đường cong từ hóa an đầu M(H) sử dụng hệ thức Maxwell (1.12) và ộ số liệu đo đường cong từ nhiệt M(T) sử dụng hệ thức (1.22) theo mô hình hiện tượng luận do Hamad [13] đề xuất.
Hình 3.8.Đường cong M(T) đo tại 10 kOe (các ký hiệu), các đường liền nét là các đường làm khớp số liệu thực nghiệm M(T) theo biểu thức (1.17).
Hình 3.8 trình ày các đường cong từ độ phụ thuộc nhiệt độ M(T) đo trong từ trường 10 kOe của các mẫu La1-xKxMnO3 (các ký hiệu). Một điều dễ nhận thấy là các đường cong M(T) này đều thể hiện chuyển pha sắt từ-thuận từ giống như đã trình ày trong hình 3.5. Áp dụng mô hình hiện tượng luận của Hamad đề xuất, chúng tôi đã tiến hành làm khớp các số liệu M(T) của các mẫu La1-xKxMnO3 đo trong từ trường 10 kOe theo biểu thức (1.17). Kết quả làm khớp tốt nhất được trình ày ởi các đường liền nét trong hình 3.8. Có thể thấy rằng các số liệu thực nghiệm M(T) của các mẫu La1-xKxMnO3 hoàn toàn được làm khớp tốt theo biểu thức (1.17). Bảng 3.2 trình ày đại diện giá tr các tham số Mi, Mf, TC, A, B và TC thu được trong từ trường 10 kOe. Ngoài ra, để đánh giá độ tin cậy của quá trình làm khớp, chúng tôi sử dụng hệ số tương quan ình phương (R2). Theo đó, khi R2 tiệm cận giá tr 1 thì phép làm khớp được xem như đáng tin cậy. Trong luận văn này, các giá tr R2 thu được cho các đường làm khớp thay đổi trong khoảng từ 0,9958 đến 0,9982 tùy thuộc vào x và từ trường đo. Các giá tr của R2 cho thấy kết quả làm khớp số liệu thực nghiệm M(T) của hệ vật liệu La1-xKxMnO3 theo biểu thức (1.17) là tin cậy được.
Từ các kết quả làm khớp như chỉ ra trong bảng 3.2, áp dụng biểu thức (1.22), chúng tôi đã tính được biến thiên entropy từ của các mẫu La1-xKxMnO3. Trong đó |ΔSM|cal là giá tr cực đại của ΔSm(T) tính được theo biểu thức (1.23). Chúng ta nhận thấy tất cả các giá tr của ΔSm đều mang dấu âm. Theo Hussain
[37], dấu của giá tr ΔSm trong đường cong ΔSm(T) chứa đựng thông tin quan trọng liên quan đến chuyển pha từ xảy ra trong vật liệu. Theo đó, dấu dương của ΔSm cho biết chuyển pha từ của vật liệu là chuyển pha phản sắt từ, dấu âm của ΔSm có liên quan đến một trật tự sắt từ [37]. Đối chiếu với trường hợp chúng tôi đang nghiên cứu, dấu âm của ΔSm quan sát được phù hợp với chuyển pha sắt từ- thuận từ của vật liệu như đã đề cập trong phần trên. Hình 3.9 cho thấy sự thay đổi của độ biến thiên entropy từ ΔSm như là hàm của nhiệt độ, giá tr tuyệt đối của chúng đạt cực đại |ΔSmax|cal xảy ra xung quanh TC. Trong biến thiên từ trường 10 kOe, giá tr |ΔSmax|cal của các mẫu đạt được là 1,70; 1,85; 1,83 và 1,73 J/kgK tương ứng với x = 0,05; 0,1; 0,15 và 0,2.
Hình 3.9.Các đường cong ΔSm(T) tại 10 kOe của hệ La1-xKxMnO3, trong đó các ký hiệu là kết quả tính từ hệ thức Maxwell(1.12), đường liền nét là kết
Bảng 3.2. Kết quả các tham số làm khớp theo công thức (1.17) và giá tr của các đại lượng đặc trưng cho MCE tại ΔH = 10 kOe của hệ vật liệu La1-xKxMnO3.
Tham số x = 0,05 x = 0,10 x = 0,15 x = 0,20 TC(K) 213 282 296 306 θ (K) 223,4 285,1 308,2 315,8 Mi (emu/g) 79,13 65,35 65,64 65,60 Mf (emu/g) 1,97 2,05 2,71 2,90 A (K-1) 0,044 0,058 0,058 0,055 B (×10-3 emu/g K) -1,2 -9,3 -0,8 -0,8 | | (J/kg K) 1,80 1,82 1,83 1,76 | | (J/kg K) 1,70 1,85 1,83 1,73 RCPexp (J/kg) 66,59 54.60 54,90 47,55 RCPcal (J/kg) 68,85 55,50 56,73 53,63
Bên cạnh đó, các số liệu đường cong từ hóa an đầu đo tại các nhiệt độ khác nhau xung quanh TC của các mẫu đã được sử dụng để xác đ nh sự phụ thuộc nhiệt độ của biến thiên entropy từ ΔSm(T) thông qua hệ thức Maxwell (1.12) và kết quả được biểu diễn bởi các ký hiệu trên hình 3.9, độ biến thiên entropy cực đại được xác đ nh theo cách tính này kí hiệu là |ΔSM|exp. Bảng 3.2 trình ày giá tr |ΔSM|exp và giá tr cực đại |ΔSM|calcủa ΔSm(T) xác đ nh từ số liệu
M(T) theo biểu thức (1.23). Chúng ta có thể nhận thấy sự phù hợp cao giữa các kết quả thu được từ hai phương pháp. Điều đó cho thấy rằng độ biến thiên entropy từ của các hợp chất La1-xKxMnO3 có thể dễ dàng được xác đ nh bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận lý thuyết dựa trên dữ liệu M(T) hoặc hệ thức Maxwell dựa trên trên số liệu M(H).
Trong nghiên cứu MCE, ngoài việc đánh giá và so sánh giá tr của |ΔSM|, khả năng làm lạnh (RCP = |ΔSM|×δTFWHM) của vật liệu cũng là một tham số quan trọng và đáng được quan tâm. Từ các đường cong -ΔSm(T) của các mẫu, chúng tôi đã xác đ nh được độ rộng tại nửa chiều cao cực đại đường cong -ΔSm(T) (δTFWHM) của chúng. Bảng 3.2 trình ày các giá tr RCP xác đ nh được cho hệ vật liệu La1-xKxMnO3, trong đó RCPexp
là kết quả tính từ số liệu M(H), RCPcal là kết quả tính từ số liệu M(T). Rõ ràng rằng kết quả thu được từ hai cách xác đ nh là tương đương nhau và đạt khoảng 50-60 J/kg. Mặc dù các giá tr |ΔSM| của vật
liệu La1-xKxMnO3 thấp hơn so với Gd kim loại (|ΔSM| = 2,8 J/kgK trong cùng biến thiên từ trường 10 kOe[32]), tuy nhiên RCP của chúng đạt khoảng 80% giá tr RCP của Gd.