磁致弹卡效应是指在多铁复合材料中，磁致伸缩材料在磁场作用下发生形变并作用于弹卡材料，使其发生马氏体相变并伴随潜热释放与吸收的现象。基于该原理发展而来的磁致弹卡制冷技术是一种兼具绿色和高效的新型制冷手段，由于其温变大、无接触、低场驱动等特点，成为了固态制冷技术领域的研究热点。

近日，南京航空航天大学易敏教授课题组提出了一种非等温相场模型，通过将马氏体相变与力学、热传导和磁致伸缩行为耦合，模拟了多铁复合材料（磁致伸缩-形状记忆合金复合材料）中的磁致弹卡效应。并系统研究了磁场、材料几何尺寸和环境温度对磁致弹卡制冷温变的影响。相较于宏观的本构模型或Tanaka模型，该非等温相场模型能够有效地捕捉材料在不同外场条件下的微结构演化和热力学响应。此外，通过与机器学习结合，能够快速准确地预测和设计具有优异制冷性能的复合材料结构。计算结果表明，通过优化复合材料的几何尺寸，可以在超低磁场（0.15-0.38 T）下实现10-14 K的温变，并且具有30 K的宽工作温度窗口。这项研究为固态制冷技术的进一步发展提供了重要参考，也有望将该方法扩展到其他多卡效应的计算中，为未来多功能复合材料制冷设备的设计和应用开辟了新的思路和途径。

该论文以“Phase-field simulation and machine learning of low-field magneto-elastocaloric effect in a multiferroic composite”为题，发表在力学权威期刊International Journal of Mechanical Sciences上（中科院一区top）（https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2024.109316）。郭万林院士团队的易敏教授与龚琦花讲师为该论文通讯作者，博士生汤卫为该论文第一作者，合作者包括北京航空航天大学的侯慧龙教授与苏黎世联邦理工学院的闻仕政。