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Fe₂P型化合物表現出磁熱效應（MCE）并被廣泛研究用于室溫應用，將其轉變溫度降低到77 K以下時可為這些材料在低溫磁制冷氫液化方面的潛在應用鋪平道路。

在此，日本國立材料研究所H. Sepehri-Amin等人為了探索開發低溫MCE無稀土元素化合物的可能性，通過對已發表的Fe₂P型磁熱化合物實驗結果進行數據挖掘且收集了數據集，并使用機器學習進行成分優化旨在將轉變溫度降低到77 K以下。

其中，作者為基于Fe₂P的化合物收集了包含603個樣品的數據集，并使用基于成分的特征來評估轉變溫度（T_tr）。選擇平均絕對誤差（MAE）作為評價指標，且對數據集的10次隨機拆分進行了評估，分別以20:80的比例分為測試和訓練子集。結果表明，Mn、Fe和Co等金屬元素與非金屬P、Si 和Ge一起對T_tr的調節具有最高的特征重要性。此外，作者采用人工神經網絡用于預測 Mn_xFe_2-xP_ySi_1-y組成空間內的T_tr，結果證實Fe的Co取代將擴大顯示低溫 MCE 的區域。

圖1. Fe₂P基磁熱化合物數據集的特征向量示意圖

因此，在Mn_xFe_2-xP_ySi_1-y的成分空間內，作者基于機器學習發現了一種很有前景的不含稀土元素的Mn_1.70Fe_0.30P_0.63Si_0.37合金，其T_tr為97 K，在外部磁場（μ₀H_ext）為1 T、溫度為5K的條件下具有121 Am² kg^-1的高磁化強度。

此外，在Mn_1.7Co_0.03Fe_0.27P_0.63Si_0.37合金中，用Co輕微部分取代Fe可以將T_tr降低到73 K，但磁化強度會略微降低到 95 Am²kg^-1。Mn_1.7Co_0.03Fe_0.27P_0.63Si_0.37合金在μ₀H_ext = 0~5 T下的熵變為 7.5 J/kgK，可逆的絕熱溫度變化為 1.4 K，因此仍需進一步的工作來通過合金設計和磁滯工程來增加Fe₂P基化合物的磁熵變和可逆絕熱溫度變化。這項工作展示了一種不含稀土元素的磁熱材料用于氫氣液化的新潛力。此外，該研究為通過傳統實驗流程和機器學習相結合及二者的相互反饋來開發新型材料提供了一種新策略。

圖2. Mn_xFe_2-xP_ySi_1-y合金磁化強度與溫度的關系

Machine learning assisted development of Fe₂P-type magnetocaloric compounds for cryogenic applications, Acta Materialia 2022. DOI: 10.1016/j.actamat.2022.117942

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Acta Mater.: 機器學習輔助開發用于低溫應用的Fe2P型磁熱化合物

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