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Tipo do documento: Dissertação
Título: PROPRIEDADES MAGNÉTICAS E EFEITO MAGNETOCALÓRICO DOS SISTEMAS RMAl3 (R = La, Ce, Pr E Nd; M = Ag E Cu) E R2AgCuAl6 (R = Pr E Nd)
Título(s) alternativo(s): Magnetic Properties and Magnetocaloric Effect of the RMAI3 (R = La, Ce, Pr, and Nd; M = Ag and Cu) and R2AgCuAl6 (R = Pr and Nd) Systems
Autor: LOPES, Maurício Silva 
Primeiro orientador: SILVA, Luzeli Moreira da
Primeiro membro da banca: SILVA, Luzeli Moreira da
Segundo membro da banca: ALENCAR, Luciana Magalhães Rebelo
Terceiro membro da banca: RODRIGUES, Samuel Filgueiras
Resumo: RESUMO: Neste trabalho investigou-se as propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos intermetálicos dos sistemas RMAl3 (R = La, Ce, Pr e Nd; M = Ag e Cu) e R2CuAgAl6 (R = Pr e Nd). As amostras foram sintetizadas em forno a arco voltaico sob atmosfera de argônio, submetidas a tratamento térmico por 7 dias a 700 °C, caracterizadas estruturalmente por difração de raios X (DRX) e refinamento pelo método de Rietveld. Através das medidas de calor específico (CP) em função da variação de temperatura e campo magnético observa-se que CeAgAl3, PrAgAl3 e NdCuAl3 ordenam em 4,8, 5,3 e 2,21 K, respectivamente, enquanto NdAgAl3, PrCuAl3 e Nd2AgCuAl6 não exibiram ordem magnética detectáveis acima de 1,8 K. Os dados de CP normalizados pela temperatura indicam anomalia de Schottky em todas as amostras analisadas, sendo que o pico associado é mais intenso nos compostos NdAgAl3, PrCuAl3, NdCuAl3 e Nd2AgCuAl6. A contribuição dos elétrons 4f para o CP nos compostos CeAgAl3, PrAgAl3, PrCuAl3, NdAgAl3 e NdCuAl3 foi obtida por meio da subtração das contribuições dos análogos não magnéticos LaAgAl3 ou LaCuAl3. Assim, foi possível obter as curvas de entropia magnética (S4f). Essas curvas permitiram estimar o número de microestados que contribuem para a S4f do sistema na faixa de temperatura de 1,8 a 100 K. As grandezas que quantificam o Efeito Magnetocalórico (EMC), variação de entropia magnética (-ΔS), variação adiabática da temperatura (∆Tad) e o Potencial de Resfriamento Relativo (RCP) foram determinados a partir das curvas de entropia (S). Para uma variação de campo magnético (ΔH) de 5 T, o composto CeAgAl3 apresentou valores máximos de -ΔS (-ΔSmáx) e ∆Tad (∆Tad máx) além de RCP da ordem de 10,32 J/kg·K, 3,15 K e 56,87 J/kg, respectivamente. O PrAgAl3 exibe valores reduzidos de -ΔSmáx (~ 4,68 J/kg·K) e ∆Tad máx (~2,61 K), porém mantém o RCP relativamente elevado (~62,49 J/kg). Nesse caso, uma parcela significativa da contribuição para o EMC está associada aos efeitos de Campo cristalino, evidenciada pelos resultados obtidos para o composto não magnético PrCuAl3 no intervalo de medidas realizado (-ΔSmáx = 2,71 J/kg·K, ∆Tad máx = 1,14 K e RCP = 41,69 J/kg). Por outro lado, NdCuAl3 é o que apresenta a melhor performance magnetocalórica (-ΔSmáx = 17,08 J/kg·K, ∆Tad máx = 3,80 K e RCP = 159,66 J/kg). Os resultados obtidos para esses materiais são comparáveis, e até superiores (caso do CeAgAl3) com intermetálicos reportados na literatura e indicam que eles apresentam potencial para aplicação em sistemas de Refrigeração Magnética (RM) baseada no EMC em temperaturas criogênicas.
Abstract: ABSTRACT: This study investigated the structural, magnetic, and magnetocaloric properties of intermetallic compounds in the RMAl3 (R = La, Ce, Pr, and Nd; M = Ag and Cu) and R2CuAgAl6 (R = Pr and Nd) systems. The samples were synthesized in an arc furnace under an argon atmosphere, subjected to heat treatment for 7 days at 700 °C, and structurally characterized via X-ray diffraction (XRD) and Rietveld refinement. Specific heat (Cp) measurements as a function of temperature and magnetic field revealed that CeAgAl3, PrAgAl3, and NdCuAl3 order magnetically at 4.8 K, 5.3 K, and 2.21 K, respectively, whereas NdAgAl3, PrCuAl3, and Nd2AgCuAl6 showed no detectable magnetic ordering above 1.8 K. Temperature-normalized Cp data indicate a Schottky anomaly in all analyzed samples, with the associated peak being most intense in the NdAgAl3, PrCuAl3, NdCuAl3, and Nd2AgCuAl6 compounds. The 4f-electron contribution to Cp in the CeAgAl3, PrAgAl3, PrCuAl3, NdAgAl3, and NdCuAl3 compounds was determined by subtracting the contributions of the non-magnetic analogs LaAgAl3 or LaCuAl3. This enabled the derivation of magnetic entropy (S4f) curves. These curves allowed for the estimation of the number of microstates contributing to the system's S4f within the 1.8–100 K temperature range. Parameters quantifying the Magnetocaloric Effect (MCE)—namely magnetic entropy change (-ΔS), adiabatic temperature change (ΔTad), and Relative Cooling Power (RCP)—were determined from the entropy (S) curves. For a magnetic field change (ΔH) of 5 T, the CeAgAl3 compound exhibited maximum values ​​of -ΔS (-ΔSmax) and ΔTad (ΔTad,max), as well as an RCP of approximately 10.32 J/kg·K, 3.15 K, and 56.87 J/kg, respectively. PrAgAl3 exhibits lower values ​​of -ΔSmax (~4.68 J/kg·K) and ΔTad,max (~2.61 K) but maintains a relatively high RCP (~62.49 J/kg). In this case, a significant portion of the contribution to the MCE is associated with crystal field effects, as evidenced by the results obtained for the non-magnetic compound PrCuAl3 within the measured range (-ΔSmax = 2.71 J/kg·K, ΔTad,max = 1.14 K, and RCP = 41.69 J/kg). On the other hand, NdCuAl3 demonstrates the best magnetocaloric performance (-ΔSmax = 17.08 J/kg·K, ΔTad,max = 3.80 K, and RCP = 159.66 J/kg). The results obtained for these materials are comparable to—and in the case of CeAgAl3, even superior to—intermetallics reported in the literature, indicating their potential for application in MCE-based magnetic refrigeration (MR) systems at cryogenic temperatures.
Palavras-chave: Compostos intermetálicos;
Propriedades magnéticas;
Efeito magnetocalórico;
Refrigeração magnética
Intermetallic compounds;
Magnetic properties;
Magnetocaloric effect;
Magnetic refrigeration
Área(s) do CNPq: Transferência de Calor; Processos Térmicos e Termodinâmicos
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS/COEA
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: LOPES, Maurício Silva. Propriedades magnéticas e efeito magnetocalórico dos sistemas RMAl3 (R = La, Ce, Pr E Nd; M = Ag E Cu) e R2AgCuAl6 (R = Pr E Nd). 2026. 86 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/7124
Data de defesa: 2-Jun-2026
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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