10 kOe 低场降温至 0.71K！中国造制冷新材料性能碾压国际基准 GG

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量子科技、深空探测等前沿领域，都离不开 1 开尔文以下的极低温环境。但长期以来，我国极低温制冷依赖稀缺的氦 - 3 进口，超导磁体又体积庞大，严重制约相关产业发展。

2025 年 12 月，中国科学院金属所李昺团队的研究传来重磅消息：他们发现的 NH₄GdF₄材料，在低磁场下制冷性能远超国际标杆，有望彻底改变这一局面。

卡脖子难题：极低温制冷的双重制约

极低温制冷的主流技术，要么依赖氦 - 3 气体，要么离不开超导磁体。

我国氦 - 3 完全依赖进口，价格昂贵且供应不稳定，成为产业发展的拦路虎。而稀释制冷技术在深空探测等微重力环境下，还存在应用局限。

另一路线 ADR 绝热退磁制冷，虽不依赖氦 - 3，但现有材料多为反铁磁性，必须搭配复杂的超导磁体。这不仅让设备体积大增，还抬高了应用门槛。

关键突破：铁磁材料实现 0.85K 极低温相变

科研团队把目光投向了铁磁性材料 —— 这类材料低场响应强，只要居里温度落在极低温区，就能解决核心问题。

最终，他们发现 NH₄GdF₄在 0.85K 时会发生铁磁性转变，且具有大磁矩、低磁晶各向异性的特点，小磁场下就能磁化饱和。

这一特性让它的制冷性能实现飞跃：0-20 kOe 磁场下，最大磁熵变达 51.6 J・kg⁻¹・K⁻¹，是国际基准 GGG 的 2.5 倍；0-10 kOe 低场下，更是达到 GGG 的 9 倍。

实测数据：降温效果远超国际标杆

多项实测结果印证了这种新材料的优势。

初始温度 1.8K 时，10 kOe 磁场下准绝热退磁可降温至 0.71K，远优于 GGG 能达到的 1.3K。

即便是 4K 的液氦温度起步，20 kOe 磁场下也能降温至 0.79K，成功进入极低温温区。

评审专家明确指出，该材料的磁熵变在亚开尔文温度制冷材料中迄今最大，低场下性能更是显著领先同类化合物。

应用前景：从科研到产业的多重价值

这款新材料不仅性能能打，还具备材料制备简单、结构稳定的优势，有望在几年内实现中试和应用。

它能大幅降低制冷系统的体积和重量，尤其适合深空探测等微重力环境。更重要的是，它能摆脱氦 - 3 依赖，让极低温磁性测量成本大幅下降。

团队还计划通过化学手段进一步降低材料居里温度，拓展更低温制冷场景，并寻求合作将材料应用到制冷机中，持续完善服役性能。