Ad

K

dvan

Key ScMate

ncingfor

cientiferials

g CaloEffic

fic andChall

oric cientd Devenges

Matet Coovice-Rs for I

 

erialsolingelatedmpac

1

   

s : d ct   

 2

  

O

 FArAATo [PMEP  

RSrpCTmWp 

ON THE COV

FRONT  A photographrefrigerator pAstronautics CAmes LaboratTesla supercooperating nea

From, Carl ZimmPerformance of aMagnetic RefrigeEngineering, VolPress, New York,

REAR  Shown is a phrotary magneprototype, buCorporation oTelsa field, gemagnet, cooliWatts and theperformance,

VERS 

h of the first mprototype, buiCorporation otory in 1997, onducting maar room temp

m, et al., “Descria Near‐Room‐Teerator,” in Advan. 43, Edited by P, 1998.] 

hotograph of tetocaloric refruilt by Astronaof America in enerated by aing power exce device had , COP, greate

 

magnetocalorilt by of America anpowered by agnet and perature. 

ption and emperature nces in CryogeniP. Kittel, Plenum 

the smaller, rigerator autics 2002. Using 1 permanent ceeded 500 a coefficient r than 6. 

ric 

nd a 5 

ic 

1.4 

of 

  

 

 

  

Key

A w

  WorkJun CDuanVitalIchirQim

   

Advancy Scientif

workshop 

Hosted 

kshop OrganizCui ne Johnson lij Pecharsky ro Takeuchi ing Zhang 

cing Cafic and De

engaging 

by the Un

Wor

zers Pacific Ames LAmes LUniverPenn S

loric Mevice‐Rela

National L

28‐29

niversity of

kshop report

Northwest NLaboratory anLaboratory ansity of Marylatate Universi

 

aterialsated Mate

   

Laboratorie 

9 April 201 

f Maryland    

t released De

National Labornd Iowa Statend Iowa Stateand ty 

s for Efferials Cha

es, Univer

15 

d, College o

ecember 2015

ratory  (now Ae University e University 

ficient Callenges f

rsities, and

of Enginee

5 

Ames Labora

Coolingfor Impac

d Industry

ering 

tory) 

3

      

g:  ct 

 4

 Wo 

ChairDuanIchiroJun CVitalQimi

 

 Partic

Pami

Chris

Radh

David

Mike

Step

Tony

Yunlo

David

Yunh

Richa

Fran

Zdrav

Tom 

Suxin

Tom 

Mike

Neha

Steve

Karl S

Shan

Erika

Yi Wa

Man

UnabMant

  

orkshop 

r and Organine Johnson (Cho Takeuchi  (HoCui ij Pecharsky ng Zhang 

cipants 

ir Alpay 

stian Bahl 

hika Barua 

d Beers 

e Benedict 

hen Benka 

y Bouza 

ong Geng 

d Gray 

ho Hwang 

ard James 

k Johnson 

vko Kutnjak 

Lograsso  

n Qian 

Radcliff 

e Rinker 

a Rustagi 

e Russek 

Sandeman 

ne Stadler 

a Sutherland 

ang 

fred Wuttig 

ble to Attend: tese; Mike Mc

Particip

izers hair) ost) 

Jim Gimlett; LaKittrick (DOE/A

ants 

Ames LaboUniversity Pacific NorAmes LaboPenn State

 

University

Technica

Northeas

GE Consu

GE 

Physics T

DOE/EER

University

Prime Ph

University

University

GE Globa

Jožef Stef

Ames Lab

University

UTRC 

PNNL 

DOE/EER

Astronau

Brooklyn 

Louisiana

DOE/EE 

University

University

aura Lewis; NeAMO) 

 

oratory and Iowof Marylandrthwest Nationoratory and Iowe University

y of Connectic

l University of 

stern University

umer and Indus

oday 

E/BTO 

y of Minnesota

otonics 

y of Minnesota

y of Minnesota

l Research 

fan Institute  

boratory 

y of Maryland

E/FCTO 

tics 

College, CUNY

a State Univers

y of Maryland

y of Maryland

eil Mathur; Ant

wa State Unive

nal Laboratorywa State Unive

cut 

Denmark 

y 

stry 

a 

a 

a 

Y/University of

sity 

tony Planes; Jo

ersity

ersity

f Cambridge 

ohn Prater; Joe 

 

 

WorkshopParticipantsonUMDcampus(29April2015)

Workshop Participants on UMD cam

pus (29 April 2015) 

5

 

 6

   

Tab  

Part Wor Exec Cha  Cha  Cha  Cha

  

ble of Co

ticipants 

rkshop Ph

cutive Su

pter 1:  E   

pter 2:  S   

pter 3:  C   

pter 4:  R

 Disclaimer: issues needis not intenddevice efforconcepts anresearcherscollected an

ontents 

………………

hoto ………

mmary …

Efficient CChalle

Stress‐IndElasto

Caloric‐baScient

Recent & Intern

This report ised to advancded to be a corts. So, exampnd needs, with, or groups.  And drafted thi

….…………

….……………

………………

Cooling wenges and 

duced Calocalorics E

ased Systetific and E

Upcominnational Co

s informatione caloric matomprehensivples are takenhout intentioAny errors reis report on b

………………

………………

………………

with CalorOpportun

oric Coolxemplifyin

ems: ….…ngineering

ng Caloriconference

al briefing anerials and refe review of cn across the sn to support main the solebehalf of the p

………………

………………

………………

ric Maternities for B

ling:  ………ng Technic

………………g Challeng

c Events:es & Works

nd update on frigeration froaloric materispectrum of ror neglect ane responsibiliparticipants.  

………………

………………

………………

rials:   ……Basic Scienc

……..………cal Challen

………………ges  

 ……………shops 

context and om this worksals and refrigesearch to prny specific woty of the Cha  

…………. 04

…………. 05

…………. 07

….………. 08ce 

…………. 15nges 

…….…. 21

……….…. 28

key shop. It geration resent ork, ir, who 

4 

5 

7 

8 

5 

1 

8 

 

 

 

exe   WORAssesreverstransfmatersystem 

VaporsystemU.S.   Cpredictest‐beven 

Yet, srefrigsolid minflue

Such advantransfcriticaapplicpace advanthermneutr

With numeconveof a sneeds

ecutiv

KSHOP GOALs current stasible  caloric formational erials in devicems design suc

r‐compressioms  consumeCompared tocted  to have beds, which athe most refi

uccessful maeration  concmaterials, anence of extern

a  materials nces  in  contformations  –al  that  the mcations,  requof design to ances  in  theomodynamic  mons, such as i

the  develoerous potentiersion, and soolid‐state refs for cooling! 

sue 

L atus of caloric

materials efficient calore application.ccess for socie

n  refrigeratie  at  least  ono the vapor‐clower envirore in their infned vapor‐co

rket penetratept –  is  impend how to connal fields (mag

design  effortrol  over  che–  particularly material(s)  beiring ultimateaccomplish thory  and  commeasurementincreasingly a

pment  of  mal uses, fromolid‐state refrfrigeration m   

mm

c materials aexhibiting  i

ric cooling tec  In addition, etal impact –

on  approachne  out  of  evompression conmental  impfancy, exceedompression u

tion of the eneded by missntrol the procgnetic, electri

rt  for  reversemical  and the  associate  amenable ely  a  systemhis has been mputational ts,  imaging  ravailable at na

multi‐million‐c actuation, serigeration – baterial and an

mar

nd address kimproved  pechnologies, anreport on nea 20‐30% dro

hes  its  fundvery  five  kilocycle, solid‐stpact and highds that of avanits.   

nergy‐efficiensing  basic  knocesses in solidic, and stress)

ible  caloric microstructuted  entropy  afor  integratis  approach  ifurther bolstpower,  as  wresolution,  aational user f

cycle  phase ensing, switchby far the biggn operationa

ry

key basic scieerformance nd a systems cessary pathsop in energy n

damental  effo‐Watt‐hourstate, caloric‐bher efficiencyailable therm

t caloric coolowledge  on ds that yield t) at the neede

behavior  witure  makeup, and  interfaceon  into  enein  the designtered in the pwell  as  in  cs  well  as  cofacilities.  

transformathing, informagest large‐scal device is a 2

ence challengand  long  capproach fors forward forneeds for coo

ficiency  limits  (kWh)  genbased coolingy.  The efficie

moelectric dev

ing – a truly thow  to  desigthe caloric efed temperatu

th  long  cyclemagnetic,  a

e  physics.  In rgy‐conversion process. Acpast decade bcharacterizatoherent  light

tion  materiaation storage,ale use. The s20‐30% drop 

ges  to advanccycle  life  for the use of thr materials anoling. 

t,  yet  coolinerated  in  thg  is universalency of calorvices and riva

transformativgn  the  needeffect under thure range.  

e  life  requireand  structuraddition,  it 

on  devices  foccelerating  thby tremendoution,  includint  sources  an

als,  there  ar, direct‐energsocietal impacin U.S. energ

7

ce or he nd 

ng he ly ric als 

ve ed he 

es al is or he us ng nd 

re gy ct gy 

 

 8

1  

         

 Modefood comfowith mand cby vap

changvectotempeto a cisothe

ThintrGmG

Thfe

Threcr

All pdevithe concpossinflusourresidcookWh

1 Chapter  

ern society is supply  wouortable living modest climaryosurgery wpor‐compress

ged  either  isr,  and  tensoerature (T)? Mchange of entermally (adiab

he magneto‐cn  an  applied ransition.  Theómez et al., 

magnetocalorid5(Si‐Ge)2 allo

he electrocalerroelectrics. 

he  baro‐caloelated and trirystallograph

[1785

parts of a vapoice  have  beenyears  due, 

certed  R&D sible  by  a  suux from federarces.  Yet, dential  andling consumesh of electricity

EfficCh

highly depenuld  be  seasoconditions w

ates, and certwould be imposion technolo

othermally  oor  field  –  naMagneto‐calotropy (tempebatically).  

caloric effect field  (loss  oe  thermodyn2013]. Manyic cooling at roy [Pecharsky

oric effect is See [e.g., Lu &

ric  and  elastiggered by hyic phase tran

–95; < Fre

or‐compression  refined  ovein  part,  tefforts  mad

ustained  dollaal and industria

still,  U.S  commercias at  least 1  in y generated!   

cient Cohallenges

ndent on reliaonal  and  limwould be impain medical aossible. It is stogy that rema

Future vapor‐cofundametechnoloof the estoday  oambientfuture of

Caloric rthat  em

or  adiabaticaamely,  magnoric, electro‐cerature) when

(the most wof  spin  disordnamic  cycles y proof‐of‐priroom tempery & Gschneid

an electric‐fi& Zhang, 200

to‐caloric  (a.kydrostatic presformation –

nch caloriq

n er o e ar al S. al 5 

ooling ws and Opp

able cooling tmited  to  locossible everyadvancementtartling that mains essentiall

improvemenompression ental  limit ogies with a stimated 20 tonly  to  lowet  will  make f the United S

refrigeration merge when  ally.  Does  thenetic  (H),  elecaloric, elaston the strengt

ell studied) oder)  that  indare  textboonciples devicrature. The gier, 1997] igni

ield‐induced 09; Valant, 20

k.a. mechanoessure or uniwith absorpt

Calorique < Latin

with Calportunitie

technologies.cally  produceywhere, causits, such as orgmost cooling ly unchanged

ts  may  onlyrefrigerationof  energy potential  to to 25% of theer  and  holda  tremendoState and wo

relies on reva  control  fiee  caloric  behectric  (E),  stro‐caloric, and th of the rele

occurs as maguces  a magnk,  but  revisites (see coveriant magnetoited great int

polarization‐014; Ožbolt, e

o‐caloric  or  taxial stress, rtion or releas

ic – of or n calor hea

loric Maes for Bas

. Without refed,  non‐periing overpopugan and tissuapplications 

d for over a ce

y  be  incremen  is  alreaefficiency. 

save as muce generated ed  temperatuous  impact  orldwide. 

versible caloreld  around  a havior  arise  fress  (σ),  presbaro‐caloric evant control

gnetic momennetization‐deted  for  refrir) confirm thocaloric effecterest and dev

depolarizatioet al., 2014]. 

thermo‐elastrespectively, se of latent he

pertaining

at + French

aterialssic Scienc

rigeration, ouishable  itemulation in areaue cryostoragare supporte

entury. 

ental  becausdy  near  itHence,  neh as one‐thirelectricity usere  below  thon  the  energ

ric phenomengiven  solid from  a  scalassure  (P),  aneffects all lea field  is varie

nts are alignemagnetizatiogeration  [e.ge feasibility ot discovered vices. 

on transition 

ic)  effects  arthat induces eat. 

g to heat. 

h ‐ique ‐ic]

s:  e 

ur s, as e, ed 

se ts w rd ed he gy 

na is ar, nd ad ed 

ed on g., of in 

in 

re a 

 

Calordiffer(in)orindividipoleenerg

Basic

BetterequirNecesbeyonseverconveefficie

Calorithermreview[e.g., the dsystem

The ccoolinor absize oof theeffectone  seffectthermbetwefield cfractio

 

Tab

ric  materialrent  chemicrganic  compodually and coe–electric‐fiegy efficiency is

c Science Cha

r yet, can a mre a new devssarily,  then,nd  the  tradital  elements ersion for appent room‐tem

ic test beds, wmoelectric devws  show  theSootsman, eesign processms rely on th

oefficient of ng power andsorbed heat of the caloric e driving fieldts are at theistate  into  anot  may  be modynamic  vaeen relevant changes  (smaon of Carnot 

ble 1.1. Potent

ls  generallycal makeup:ounds,  polymollectively unld coupling) ts 1/5 to 1/3 m

allenges and

material be dvelopment pa  mapping  ational  tempeand  comple

plications in amperature coo

which are in tvices and riva  lower  efficiet al., 2009].) s because thee size of the c

performanced work input; to work requeffect (e.g., cd  (magnituder extremes wother  (disordenhanced  ifariable. Regaphases by small work  inpuCOP), and, if 

tial uses of mu

y  have  num:  the  extendmers,  and  hderpin formsthat approacmore overall, 

d Transform

developed thaaradigm whernd  tuning  a rature‐compoex  interfacesa desired rangoling in readil

their infancy,al refined vapency  and  equCaloric coolie material is acaloric effects

e (COP) – oneor, for the muired to  inducchange in ente of applied  fwhen a materdered  to ordef  the  transirdless of  themall fields is kts)  to controdesigned for 

ultimillion‐cycl

merous  feaed  family  incybrid  maters of energy coh 100% efficiwhile (de)ma

mative Oppor

at  is controllere the responmaterial’s  m

osition  (T‐c) s  (e.g.,  microge of temperaly available fie

already exhibpor‐compressually  large mng devices, han integral ps and how the

e metric of efmaterial, it cance the phase tropy ΔS) andield, assuminrial responds ered, or  fromition  is  disce  type of  calokey.  Preferabol  the  transforeduced fatig

e phase transf

atures  in  ccludes metalials.  Importaonversion (e.giency! For exagnetization i

rtunities in C

ed using multnse and  its usmulti‐field  phphase  diagrostructure)  wature and fielelds without 

bit efficiency ion units [Go

materials  chalhowever, reqart of the sysey are contro

fficiency – is n be defined change. So, d inversely png the minimto a field ch

m one polymcontinuous oric event,  ably a tuned mormations,  thgue, a multitu

formation mat

common  des,  alloys,  inteantly,  every g., spin–magxample,  in mais 99+%.  

Caloric Mate

tiple fields? Sse are designhase  diagramam,  and  for which  controlds to achievedestroying th

exceeding thoetzler et al., 2llenges  for  thuire a systemstem and funolled for effici

defined as thas the ratio oCOP scales proportional t

mum  field  is nange by tran

morph  to  ano(i.e.,  first‐orltering  the ematerial requereby  increasude of uses (T

terials [James,

espite  vastlermetallic  ancaloric  effecnetic‐field anagnetocaloric

erials 

Such materianed  in concerm  is  requiredsystems  wit

ol  the  energe, for examplhe materials.

hat of availab2014]. (Recenhermoelectricms approach ndamentally aiency.  

he ratio of thof the releaseproportional to the strengtnear zero). Thsforming fromther),  and  thrder)  for  keenergy balancires only smasing COP  (as Table 1.1). 

 Science 2015]

9

ly nd ct nd cs, 

als rt. d, th gy e,  

le nt cs in all 

he ed to th he m he ey ce all a 

].

 10

 

WhetPiccarconstrefrigadiabKelvinsince devicefor low

So, wmagnlimita

Numesolid‐COP  f

Parasas  anmanyacrosbe  alsRecenmeasneed massi

Chall

For solife, wtechntechn

Figurecaloriis 28.8From 

her the discord [1917], as ructed in 193erators basedatic demagnen.  Near‐room1997 (see coe, and operatw‐temperatu

why, even afneto‐caloric ation in mater

erous  systemstate, caloricfor various ca

sitic losses at n  intrinsic  pay of them to bs the extendeso  considerent  review  arurements, chto consider nive list of rele

enges and O

ocietal impactwithin  a  systnologies.  Thunological chall

e 1.1 COP vs. dic and thermoe8 for hot 298 KFig. 3 in [Take

overy of magnargued rece

33 [Giauque ad on 3He vapoetization in ram‐temperaturover). Howevetional temperure work. 

fter two decrefrigeratorials, and dev

m‐level  studiec‐based coolinaloric and  the

the materialrt  of materiabe addressed ed family of cd,  especially ticles  [e.g.,  Sharacterizationon‐magnetoevant articles.

Opportunitie

t, we need toems  approacus,  to  achielenges need t

dimensionless electric materiK and cold 288 uchi & Sandem

netocaloric efntly [Smith, 2and MacDougor are used toare‐earth‐basre  prototype er, they are mrature desired

cades of a nr not here?vice engineerin

s  predict  lowng comparedermoelectric 

l level, howevals  design.    Tconcurrently

caloric matericoncerning Smith  et  al.,n, regeneratocaloric along . 

es List 

o develop andch,  that will eve  industry to be overcom

latent heat foials. Carnot limK (ΔT=10 K). 

man, 2015]. 

ffect was by E2013], the firgall, 1933].  Fooday for resesed PrNi5 has refrigerators

much more dd, unlike the 

near‐room‐te?   Basically, ang issues (wh

wer  environm to the vapormaterials  in 

efficiencthermoemost rebanesparasitimateriaa  physidevice acurrent ineffectmay  bmechantherefo

ver, must be The nature oy and synergiials. So, in facthe  assessme,  2012]  provor geometry, with magnet

d advance revdeliver  transand  marke

me.   

r mit 

E. Warburg [1rst working mor cooling dowarch; whereapermitted res  for  every‐difficult to devadiabatic dem

emperaturea small calorihich depend o

mental  impacr‐compressioFigure 1.1.   cy  of  caloric electric  deviefined vapor‐cof  caloric c  losses  at al  levels, all oical  system. and  system  land  mecha

tiveness,  andby  detailed nical  and re, may be m

 minimized inof  the materstically, whilect, non‐magnent  of  perforvide  perspect and device ptocaloric prop

versible calorsformational et  acceptanc

1881] or by Pmagnetic refriwn to 10–1 Keas, for exampesearchers today  use  wervelop, both frmagnetizatio

e working pric effect  (ΔT~on the materi

t  and  higheron cycle, see Albeit  in  thetest  beds  exices  and  rivcompression refrigerationthe  system

of which redu  Often  goodlevel  losses  (anical  lossesd  system  pby  electrifluidic  mo

minimized.  

n the caloric ial’s parasitice maximizing netocaloric prrmance metrtives  on  theperformance,perties. They 

ric materials wefficient  coo

ce,  several  m

P. Weiss and Aigerators werelvin, magnetple, the nuclea approach 10re  constructerom materialn refrigerato

rototype, is ~ 5‐10 K), pricial in use). 

r  efficiency  focomparison oeir  infancy,  thxceeds  that  ovals  even  thunits. Yet, th  devices  ar,  device,  anuce the COP od  estimates  o(e.g.,  I2R, edds,  regeneratoressure  dropical,  thermaodeling  and

material itsec  losses  allowcaloric effectroperties murics  and  COPermodynamic, as well as thalso provide 

with long cycoling materiamaterials  an

A. re tic ar 0‐3 ed ls, rs 

a ce 

or of he of he he re nd of of dy or p) al, d, 

elf ws ts st Ps. cs, he a 

le als nd 

 

#1 Ma

Regenspan is a m(whichfor aithe  csimplthermefficie

Needwould

This mdo wematteabilityrespo

#2: M

Fieldsespeccontrofield m

Needof achthougdrivin

This  imaterdynamdiffer

#3: M

All promore 

Needbarriedrastiextremthe‐a

This r2007]equili

aterials with 

neration – an(achieved by major  source h provides enr conditioninaloric  effect e  integration

moelectric (Peency and perf

: Materials wd lead to a rap

materials neee design ander with tailorey  to  create  aond highly non

Materials with

s  required  tocially  true  forol may becommay be leadin

: Highly efficihieving usefugh  regenerating field would

s directly relarials processemics  of  electent states us

Materials Near

ogress in matequilibrium s

:  Materials  ders  near  invaically  differenmely strong crt by a factor

remarkably p]:  How  do  wbrium?  The 

Increased Ca

n engineeringcascade fromof  system‐re

nhanced up tog  (~60 F) and~5  times whn  of  a  calorieltier) cooler dformance. 

with a  factor pid commerci

ed is directly d perfect atomed propertiesand manipulanlinearly to th

h Reduced Dr

o  drive  calorr magnetic anme unsustainng to materia

ient materiall caloric effecion would  std make comm

ated to U.S. es at the levetrons  to  coning small driv

r Instabilities

terials achievstates of the 

designed  witariant  criticant  concentracaloric  respon of 3 to 10.   

romising areawe  characterizadvances  in

aloric Effect fo

g technique tom a series of celated  loss. Eo 5ΔT or mord refrigeratiohat  it  is  todaic  material  wdriven by an 

of 3–10  incrialization of c

related to U.m‐ and  energ?  The field ofate  caloric mheir changing

iving Fields fo

ric  effects  arnd electric  fieable in an actl failure due t

ls with reverscts in fields till  be  unavoi

mercialization 

DOE Grand Cel of electronsntrol  behavioving fields, the

s for Strong R

ved to date is material that

th  access  to l  points,  whation  of  phasnse, holding 

a  is directly rze  and  contrn  caloric  ma

or Reduction

o  increase thcaloric materiEven with a gre) is requiredon (~30 F). Avy) would  be within  a  caloapplied elect

rease  in  the ccaloric refrige

S. DOE Grandgy‐efficient  syf caloric cooli

materials  thatg environmen

or Efficiency:

re  generally elds.   Even  thtual caloric dto cyclic fatig

sible phase trhat are 3 to idable,  the  dof caloric coo

Challenge #1s?  Here, oneor  of  materiaereby produc

Responses:  

based on mat are stable in

non‐equilibrere  even  a ses  that  aresubstantial p

related to U.Srol matter  awaterials  will 

n of Active Re

he effective oial beds, eachgood  caloricd to achieve tvoiding  it altoa major bre

oric  cooler,  ptric current, b

caloric effecteration techno

d Challenge #ynthesis of  ring would be t  operate  at nts, much like 

:  

difficult  to he  stress  fielevice, considgue.   

ransitions at l10 times lowdrastic  reductoling attractiv

[GC Report, e must manipal  systems  –cing strong co

aximizing the n high and low

rium  states  dsmall  chang

e  in  a  metaspromise  to ex

S. DOE Grandway  ‐  especibe  strength

egeneration:  

overall systemh with it uniqeffect, activetemperature ogether  (e.g.,eakthrough  thpotentially  asbut with signi

t  in  the sameologies. 

#2 [GC Reporevolutionary  greatly advathe  theoret living system

produce  andld  that  is  relaering that the

low driving fiwer than usedtion  of  cost ve.   

2007]: How pulate the cha–  shuttled  booperative ca

difference bew driving field

due  to  nearlge  of  field  mstable  equilibxceed  the cu

d Challenge #ially  very  farened  by  de

1

m temperaturue ΔT range)e  regeneratiospans neede, by  increasinhat  provides s  simple  as ficantly highe

e applied  field

rt, 2007]: Honew  forms onced by a neical  limits  anms can do. 

d  sustain,  anatively easy  te strong stres

ields – capabd today.   Eveto  sustain  th

do we controarge, spin, anetween  vastloric effects.

etween two ods.   

ly  zero‐energmay  lead  to brium,  and  trrent state‐o

#5 [GC Reporr  away  ‐  fromevelopment  o

11

re – 

on ed ng a a er 

ds 

w of w nd 

nd to ss 

le en he 

ol nd ly 

or 

gy a to of‐

rt, m of 

 12

comprealiz

 #4 M

Even drivinelectrsimultbe ma

Needrespo

Becauadditistate,exhibof‐the

 This aof macan wtempespaceatoms

 

Figureand surfacparamFM‐toData provid

putational andation of enha

Multi‐Field Cal

though commng  fields  to rical  current taneous use ade more effi

: Calorics  thanse (e.g., H‐fi

use advancedional control ,  thus maximiting multicale‐art in calori

area addresseatter emerge we control theerature–mage  (e.g.,  T‐P‐Hs to create ne

e  1.2  (T,P,H) baro‐caloric  eces for transitimagnetic (PM) o‐PM  (red)  antaken  from  [ded by V.K. Pe

d experimentanced caloric 

loric or Nove

mercial refrigachieve  coolin  Peltier  sof more thanicient by plac

at uniquely eield in magne

d caloric mateto either resizing  the calooric effects acs by a factor

es DOE Grandfrom comple

ese propertiesnetic‐field  (T),  it  should ew – multical

phase  diagrameffect  in  Gd5(on from ferromstates. Hysternd  PM‐to‐FM Magen,  et  al.charsky, Ames

al tools to stueffects in we

l Hybrid Mate

eration utilizling,  for  exasystems,  tradn one field. Vaing evaporato

exploit multi‐fetocalorics), s

erials exhibit store the  initioric effect anand, potentialr of 2 to 10.

d Challenge #ex correlations?  By movingT‐H),  or  tempbecome  possloric – pheno

 

m  for magnet(Si2Ge2).  (T,P,magnetic (FM)esis lies betwe(blue)  surfac,  2005].  Grap Lab (2015). 

udy and contaker fields, a

erials for Bet

es several phmple,  pressuditional  cooliapor‐compreor into an ele

field  control, ee Figure 1.2

phase volumial state, or pnd  the range lly, novel hyb

#3 [GC Reportns of  the atog away from tperature–stresible  to  orchomena.   

to‐H)‐ to een es. hic 

Figure 1.entropy cand/or Hspans a laas shown

rol phase sepnd potential 

tter Control a

henomena anure  in  vaporing  technoloession refrigerectric or magn

  rather  than 2.  

me changes, spush a systemof operation

brid materials

t, 2007]:  Howomic or electrthe restrictiveess  (T‐P),  to  thestrate  the 

3 Schematic ochange (left) vH applied. Supearger range of n in Fig. 1.1, fo

parated statesmultiple driv

and Efficiency

nd, corresponr‐compressioogies  cannot rators, for exnetic field.   

the  tradition

stress can bem further  inton, see Figure  may surpass

w do remarkaronic constitue 2‐dimensionthree‐  or  foubehavior  of 

of magnetizatioversus tempererimposed calooperational ter practical use

s, enabling thing fields. 

y:   

dingly, severn  systems,  obenefit  from

xample, canno

nal  single‐fiel

e utilized as ao the require1.3. Materias current state

able propertieuents and honal space, e.gur‐dimensionelectrons  an

on (right) and ature for P oric effects emperatures, s. 

he 

al or m ot 

ld 

an ed als e‐

es w g., al nd 

 

Obvio

Even wants

Need

Co(likR&

Avmofrates

Adchde

Nume

polari

there 

specif

must 

for ca

mater

hyste

the ac

giant 

hyste

challe

hyste

2005;

Beyon

advan

have 

perfo

differ

mater

In Clo

Exemcharaand cIn  thesuch extenmaterdrop 

ous Commo

with a maters to advance t

ds Beyond th

onsistency forke entropy ch&D and indust

vailability  of odular test beaction  of  Carsting facility t

dvancing  moaracterizationvices/system

erous  materi

ization meas

is  a  need  f

fic heat and d

explore the 

andidate mate

rials  or  com

resis on actu

ctive magnet

magnetocalo

resis without

enge for appli

resis  reductio

; Smith, et al

nd serendipit

nce caloric ma

been  tested 

rmed using  t

ent materials

rials developm

osing 

plified  briefcterization  thcontrol, device  following  cas  the very pd  concepts  trial and operin U.S. energy

onality of Ne

ial in‐hand, hthe field, nam

he Material 

r measuremehange ΔS andtrial commun

infrastructured is requirednot  limit),  dethat is availab

deling  with n  of  new  ms (heat transf

als  have  bee

urements. H

or more  det

direct measur

interrelations

erials. Additio

posites,  thin‐

al device per

ic regenerato

oric material 

t sacrificing th

ications. Ove

on by materi

., 2012; Guil

ous discoveri

aterials, as no

in a device. 

the same dev

s). Such studi

ment by direc

ly  above  arhat  is currentce design, andhapters, we promising elato  create  a ational caloriy needs for co

eeds  

ow do we momely: 

ent protocolsd hysteresis), ities.   

re  to  get  prd to assess raevice  performble to researc

coordinationmulti‐field  mafer, performa

en  synthesize

owever,  if  su

tailed  protoco

rements of th

ship between

onally, conce

‐films,  and  h

rformance ha

or model use

remains  a  d

he magnitude

r the past tw

ials design  [e

lou, et al. 20

ies, a dedicat

oted above. I

Indeed, no  s

vice  (it  is diff

ies would be 

ct feedback.

re  opportuntly  lacking bud, ultimately,provide  simiastocaloric mproduct  for ic cooling devooling – a tru

ove forward?

s and data rewhich requir

ototypes  andapidly materimance,  and  dhers, R&D gro

n  needed  foaterials  (Matance, losses, a

ed  and  chara

uch materials

ols  and  char

he adiabatic te

n microstruct

pts, such as e

heterostructu

s been largel

d. Indeed, te

drawback  and

e of the calori

o decades a f

e.g., Pecharsk

014], especial

ted and delib

n addition, it 

systematic  st

ficult  to comp

invaluable fo

ities  in  calout necessary , a technologilar  examplesaterials – as the  marketpvices that, ulte societal and

? There are th

eporting for cres a necessa

d  new mateals propertiedesign  conceoups, agencie

or  guiding  deterials  Genomand efficienci

acterized  by 

s  are  to  be 

racterization, 

emperature c

ture, shaping

enhancemen

ures, may  ho

ly unexplored

emperature h

d  reducing/e

ic effects rem

few studies h

ky & Gschnei

lly  in elastoca

berate system

remains outs

tudies of diff

pare data be

or improving 

oric  materiato achieve bgy with societs  and needs well as whatplace.  The  gotimately, reald energy‐secu

hree desperat

caloric‐relateary coordinat

erials  tested.es, caloric cooepts  –  in  effees, and indust

evelopment me  type  appies). 

magnetizati

assessed  for 

including  fie

change. For d

process, and

ts of caloric e

old  promise. 

d, which also 

ysteresis, for

eliminating  su

mains a signifi

have deliberat

idner, 1997; 

aloric  system

matic approac

standing that

ferent materi

etween differ

regenerators

als  design,  masic science tal  impact anbeyond magt  is needed  foal  is  a  solidlizes a potenturity impact! 

1

tely needed 

ed phenomention across th

.  Essentially, oling COP (as ect  a  one‐stotry. 

–  design  anproaches)  an

on  or  electr

performanc

eld‐dependen

device use, on

d performanc

effect in nano

The  effect  o

depending o

r example, in 

uch  first‐orde

icant materia

tely addresse

Magen, et a

ms  (Chapter 2

h is needed t

t few materia

ials have bee

rent device  fo

s, devices, an

modeling  anunderstandinnd acceptancgnetocaloricsfor  industry  td‐state  calortial for 20‐30

13

na he 

a a 

op 

nd nd 

ric 

e, 

nt 

ne 

ce 

o‐

of 

on 

a 

er 

als 

ed 

l., 

2). 

to 

als 

en 

or 

nd 

nd ng e.  – to ric % 

 14

Refe

[GC Reand

Downl

[Giauqde

 [GoetR

Downl

[GómeGómRen

[GuilloTran

DOI

[JameDOI

[Lu & Refr

[MageLogrpres72, 

[OžboThe10.1

[PechaGd5magK,” A

[Smith

“Ma

Mat

[SmithH, 3

[Soots

The

[Takeumater

[Valantech

[Warb

[Weiss(Par

 

erences Ch

eport, 2007] U the Imaginatio

load:   http://s

que & MacDouegrees absolut

tzler et al., 201D&D opportun

load: http://en

ez et al., 2013]mez, “Magnetoewable and Su

ou, et al., 2014nsition in Giant

: 10.1002/adm

s, 2015]  R.D. J: 10.1126/scie

Zhang, 2009] Srigeration,” Ad

en, et al., 2005rasso, D. L. Schssure control o024416 (2005)

olt, et al., 2014rmodynamics,1016/j.ijrefrig.2

arsky & Gschn(Si2Ge2), Phys. gnetic regeneraAppl. Phys. Let

h, et al., 2012] 

aterials Challen

terials, 2, 1288

h, 2013] Ander38 (4), 507‐517

sman, et al., 20

rmoelectric M

uchi & Sandemrials,” Physics T

nt, 2014] REVIEhnologies,” Pro

burg, 1881] E. W

s & Piccard, 19ris). 5th Ser. (7

hapter 1  

U.S. Departmenon, A Report fr

science.energy

ugall, 1933] Wte by demagne

14] W. Goetzlenities for non‐v

nergy.gov/sites

] REVIEW: J. Roocaloric effect: ustainable Ene

4] F. Guillou, Gt Magnetocalo

ma.201304788 

James, “Taminnce.aab3273   

Sheng‐Guo Lu dvanced Mater

5] C. Magen, L. hlagel, V. K. Pecof the magneto).  DOI: 10.1103

] M. Ožbolt, A.state of the ar2013.11.007 

eidner, 1997] Rev. Lett. 78, 4ator alloys withtt. 70, 3299‐33

REVIEW: A. Sm

nges for High‐P

8‐1318 (2012). 

rs Smith, “Who (2013).  DOI: 1

009] J.R. Soots

aterials,” Ange

man, 2015] IchToday 68 (12), 

EW: Matjaz Vaogress in Mate

Warburg, “Mag

917] Pierre We): 103–109 (19

nt of Energy: Drom the Basic E

.gov/bes/comm

W.F. Giauque anetization of Gd2

er, R. Zogg, J. Yovapor compres

s/prod/files/20

omero Gómez,A review of thrgy Reviews 17

. Porcari, H. Yiboric Materials, A

g the tempera

and Qiming Zhials 21, 1983‐1

Morellon, P. Acharsky, A. O. Postructural pha3/PhysRevB.72

. Kitanovski, J. rt and future p

V.K. Pecharsky4494‐4497 (19h giant magnet01 (1997). DO

mith, C.R.H. Ba

Performance M

DOI: 10.1002/

o discovered th10.1140/epjh/

man, D.Y. Chu

ew. Chem. Int. 

iro Takeuchi an48 (2015).  DO

lant, “Electrocrials Science 57

gnetische Unte

eiss and August917). 

irecting MatteEnergy Science

munity‐resour

nd D.P. MacDo

2(SO4)3∙8H2O,” 

oung, and C. Josion HVAC tec

014/03/f12/No

, R. Ferreiro Gahe thermodyna7, 74–82 (2013

bole, N. van DiAdv. Mater. 26

amental metal 

hang, “Electroc1987 (2009). DO

A. Algarabel, MPecharsky, andase transition i2.024416  

Tušek, and A. perspectives,” I

y and K.A. Gsch997). DOI: 10.1tocaloric effecI: 10.1063/1.11

ahl, R. Bjørk, K.

Magnetocaloric

aenm.2012001

he magnetocale2013‐40001‐9

ng, and M.G. K

Ed. 48, 8616‐8

nd Karl SandemOI:  http://dx.do

caloric materia7, 980‐1009 (2

ersuchungen,”

te Piccard, "Le

er and Energy: es Advisory Co

rces/reports/ab

ougall, “AttainmPhysical Revie

ohnson, 2014. hnologies.”  

on‐Vapor Comp

arcia, A. De Miamic cycles in m3). 

ijk, E. Bruck, Ta6 (17), 2671–26

transformatio

caloric MateriaOI: 10.1002/ad

M. R. Ibarra, Z. Ad K.A. Gschneidn in Gd5Si2Ge2

Poredos, “ElecInt. J. Refrig. 40

hneidner, Jr. “G103/PhysRevLct for magnetic19206  

. Engelbrecht, 

c Refrigeration 

167 

oric effect?” T9 

Kanatzidis, “Ne

8639 (2009). D

man, “Solid‐staoi.org/10.1063

ls for future so2012). DOI: 10.

” Ann.Phys. (Le

 phénomène m

Five Challengemmittee, 2007

bstracts/#GC  

ment of tempeew 43, 768 (193

“Energy saving

pression HVAC

guel Catoira, Mmagnetic refrig

aming the First675 (2014).  

n,” Science 34

als for Solid‐Stadma.20080290

Arnold, J. Kamadner, Jr. "Hydrsingle crystals

ctrocaloric refr0, 174‐188 (20

Giant magnetoLett.78.4494; “Tc refrigeration f

K.K. Nielsen, a

Devices”, Adv

The European P

ew and Old Con

DOI: 10.1002/an

ate cooling wit3/PT.3.3022� 

olid‐state refrig1016/j.pmatsc

eipzig) 13, 141 

magnétocaloriq

es for Science 7.   

eratures below33). 

gs potential an

C Report.pdf 

M. Romero geration,” 

t‐Order 

8, 968 (2015).

ate 02  

arad, T. A. rostatic‐s,” Phys. Rev. B

rigeration: 014). DOI:  

ocaloric in Tunable from ~20‐290 

nd N. Pyrds, 

vanced Energy 

Physical Journa

ncepts in 

nie.200900598

th caloric 

geration ci.2012.02.001 

(1881). 

que," J. Phys. 

w 1 

nd 

B. 

al 

8   

 

 

2

 

  

         

 StressmagnFurthstate coolinprofoand demoBuildiet al.,identicoolincompprogrtechnfatigu–  mupopulalreadtheretechnkey sc

Most reversrecovmagnrecenthermand  Wpropeand [

Jth

2Chapter  

s‐driven caloretocaloric (eermore, elastcooling  tec

ng  relies  on und technolohysteresis  wonstrated  in ing Technolog, 2014] compified  (besideng  as  thepression  cooless made  sinnical  barriers ue  life, effectiust  be  thoroular  vapor‐cody  cost  effefore,  presenology develocience and en

of the elastosible martenver  its  originetic and elect,  a  review  o

mal performaWayman  [19erties were  seLieberman et

Just a Sque potentia

Elas

rics are of spelectrocaloric)tocaloric coohnology  undthe  reversibogical implicatwidth,  as  exeFigure  2.1.  Igy Office  issupared alternaes  magnetoce  most  ping  technolonce 2010,  rec–  such  as mive heat exchughly  addresompression  tective  and  eents  the opment, potengineering ch

ocaloric matesitic  phase  tnal  shape  aftrical fields) aof  elastocalonce was repo98]  made  a eldom  reportt al., 1955], In

ueeze to al for mate

ΔT

Strstocaloric

ecial importan) effects wheling, also knodergoing  earility  of  structions in numeemplified  in n  2014,  the ued a report ative  technoloalorics)  therromising  nogy.  Despite cent  results  smaterials  perfhange, and syssed  to  comtechnology, fficient.  Thiselastocaloric

ential applicaallenges. 

erials exhibit ransformatiofter  deformaare suitably cric materialsorted  in SMAmore  compted  for  the en‐Tl [Basinski

Remove terials desig

T – a step    A subjec

ress‐Indcs Exemp

nce because n coupled wiown as thermrly‐stage  resetural  phase erous applicashape‐memU.S.  DOE [Goetzler, ogies, and rmoelastic on‐vapor‐the  great show  that formance, ystem cost pete  with which  is 

s  chapter, c  effect, tions, and 

shape‐memoon  in  Figure ation  when hanged. As ca  is  essentiallA reviews  [Miprehensive  reearly SMAs,  lii & Christian, 

the Heatgned with 

toward ect of a recent AIP N

duced Cplifying Te

changing streith a change moelastic cooearch  and  dtransformatioations; especiory  alloys.  T

ory effects, w2.1.  A  shapeconditions  (aloric harvestly  a  review  oiyazaki and Oeview  of  SMike Au52.5Cd47 1954], Ag‐Cd

t   – Elastoclong fatigu

efficient,

Figure 2.1 Schcooling cycle

News Item: March

Caloric Cechnical C

ess can greatlof magnetic oling,  is a standevelopmentons,  which  gally relevant The  elastoca

which are close‐memory  all(e.g.,  temperting from SMof  SMAs.  PrioOtsuka, 1989]MAs.  Neverthe

7.5  [Chang and [Krishna & 

caloric effeue cycles a

‘green’ c

hematic for th[from Tušek, e

h 2015 Journal of A

1

CoolingChallenge

ly enhance th(electric) fieldnd‐alone solid.  Elastocalorgenerally  havare fatigue lifaloric  cycle 

sely related tloy  (SMA)  carature,  stres

MAs is relativeor  to  1998  n];  later Otsukeless,  thermd Read, 1951Brown, 1973

ect offers and large 

cooling.

e elastocaloricet al. 2015].  

Applied Physics

15

g:  es 

he d. d‐ric ve fe is 

to an ss, ly no ka al 1] 3], 

c 

 16

Ag‐ZnIn thethat Cthis, tFor exCu‐ZnBarceal., 19progr

partly

Rece

Combwith  shave memoZhangwith ssolubtransp

A prodesign[2015Au) [CreducTi54Nisee FiNi, whbetwereachnear‐z

Beyonwith aembra

Figur

n [Cornelis & Weir review, wiCu could be uthe  literaturexample, fromn‐Au  [Miura elona, Spain, 993], Al‐Cu‐Ness  in develo

y reflects the 

nt Advances

binatorial, higspecific propbeen  used  tory alloys, ang et al. 2009]structural traility,  thermaparency, lum

of that fatigun  was  recen5], extending Cui, et al., 20ced interfacia

46  between igure 2.3, by hich, for Ti54Neen the two phed 107 cycleszero hysteres

nd 107 cyclesa system (devace this non‐v

re 2.2. Shown 

Wayman, 197th some earlused to redue started to em early on, copet  al.,  1974]to  improve mi [Picornell etoping  relevan

lack of therm

s in Materia

gh‐throughpuerties or perto  find  reducnd verify an u]. This work hnsitions, whicl  and  electrinescence an

ue life can be ntly  demonsearlier work 006; Zhang etl strain on (1martensite  asimple, but eNi34Cu12, the tphases was res! An exhaustsis alloy (Ti50.2

s nears that nvice) and cosvapor‐compr

is the timeline

74], and, of cy thermal proce  the stressexplode on thpper‐based S]; most  focusmechanical at al., 2004], annt  thermoelas

mal property m

ls Performa

ut methods arformance,  likced  hysteresnderlying thehad potentiach also affectrical  resistivitd thermoelec

extended viastrated.  Chluin Ni‐Ti‐X (X=t al. 2009], si110) austeniteand  austenitexact alloyingtemperature educed, and ftive search de

2Ni34.4Cu12.3Pd

needed for prt is addressedession, efficie

e for the discov

ourse, the nooperties, Otsus‐hysteresis  inhe effects of MAs were pos  has  been nd  thermal pnd Al‐Cu‐Zn [stic materials

measurement

nce 

re well  suiteke  long  fatiguis  and  longeeory of martelly  far‐reachit hydrogen ty,  optical ctricity.  

a materials uba  et  al. =Cu, Pt, Pd, gnificantly e planes in e  regions, g of Cu for hysteresis fatigue life eveloped a d3.1) [Zarnetta

ractical calord, industry anent, and ‘gree

very of various

ow infamous uka and Wayn the stress‐salloying, as wopular due toon  ternariesperformance,Bonnot et al.s  (SMAs)  is  s

t early on to g

d,  for exampue  life desirer  fatigue  lifeensitic transfong applicabil

, et al., 2010]

ric refrigeratond the markeen’ technolog

Figure 2.3 Mmartensite m(red) in a Cu‐similarly in o

s shape‐memo

Ni‐Ti [Beuhleyman [1998] astrain curve  fwell as thermo lower cost t,  led  by  the, e.g., Al‐Cu‐B, 2008].  The shown  in Figu

grasp their po

ple,  to  searched  for  coolinge  in  ternary ormations [City  for  functi

].  

ors. If develoet place will hgy. 

Microstructure meeting a regio‐Al‐Ni [James &other shape‐me

ory alloys. [Sha

er et al., 1963also suggestefor Ni‐Ti. Aftemal propertiehan Ni‐Ti, e.g  University  oBe  [Manosa erelatively sloure 2.2, whic

otential. 

h  for materiag devices, anNi‐Ti‐X  shapeui, et al. 2006onal materia

ped in concehave reason t

of twinned on of austenit& Zhang, 2005emory alloys.

aw et al., 2008

3]. ed er es. g., of et w ch 

als nd e‐6; als 

rt to 

e  

8]  

 

A theMaryDeparlatentmemoThe Npasseby anexten[Tušeelastocausetransf

A  commemoperfothen comp(e.g., the  s

alwaythe co

By  wdegreheat ithan materexamJ/g,  reMJ/m

rmoelastic‐coland),  and  F.rtment of Ent heat (energyory  transformNiTi wires exhed to a Tech‐R ARPA‐E granded  in  Denmk, et al. 2015ocaloric latene  a  burn  on  tforms back to

mparison  of ory  systems rmance).  In does  perform

pression uses motor efficieystem  COP  c

ys, for a givenooling techno

ay  of  compaees of  freedois typically moa  liquid,  so,rials and a  trple, the latenespectively; w

m3, respective

Figure 2.4. G“t” (“c”) for 

ooling project.  Johnson  (Gergy (ARPA‐Ey required to mations, whichibited  a COReadiness Levnt.  Recently, mark  for  “tra5]. Stressing at heat for sothe  skin;  or o its parent ph

performanceare  shown  inshape‐memomance.  The  sless energy tency,  friction,can  be  accou

n temperaturology. 

arison,  for  tm  than a solore than 10 t  for  a  givenraditional  liqunt heat for Nwhile  the  coly.  

Graph of perfotension (comp

t started in 20GE  Global  ReE), demonstracomplete a pch  is  directlyP~11 with avel 4 (TRL‐4)to continue taining”  wiresa NiTi wire byme alloys canan  icy‐cold  shase. 

e  for  some  sn  Figure  2.4ory  alloys,  axstress‐strain han tension [, heat  leaks, unted  (consis

e lift (T), th

he  same  weid‐to‐solid phtimes that of n  volume,  thuid refrigerani‐Ti and a conrresponding 

ormance (ΔT vspression). Prov

010 by J. Cui search),  suppated elastocaphase changey measured  uΔT of 17oC  [to develop athe advance ts  to  achievey hand can indn be as high asensation wh

tudied  binar(upper  right

xial  tension  ocurves  of  th[Cui, et al., 20and auxiliarystent measur

e higher the 

eight,  liquid‐thase change,an elastocaloe  energy  dent  in a vapor‐nventional revolume  spec

s. COP) of elasvided by J. Cui,

(PNNL), I. Takported  by  a aloric cooling e of a unit mausing  differe[Cui, et  al., 2 residential gtowards a deΔT  of  25oC duce the phaas 31 J/g [Shaen  the  stres

ry,  ternary,  at  is  the  targeor  compressihe  same  3‐m012]. When syy power)  is crement  proto

system COP t

to‐vapor  pha and,  therefooric material.ensity  differe‐compressionefrigerant likecific  latent he

stocaloric mate, Ames Laborat

keuchi and Mseed  grant in NiTi wires

ass) of the revntial  scannin2012].  In 201grade prototyevice, similar c(21  oC)  durin

ase transformaw et al., 200s  is  released

and  pseudo‐tet  areas  for on  respond m  NiTi wire ystem energyonsidered asocols  are  sti

the higher th

ase  change  iore,  the  liqui However, a nce  betweenn system becoe R134a are 1eat  are 82 M

erials, with subtory (2015). 

1

M. Wuttig (U. ofrom  the  U.s based on thversible shapeng  calorimetr13,  the projecype, supporteconcepts werng  (un)loadinmation, and th08], enough t  and  the wir

ternary  shapebest materiadifferently,  aclearly  showy consumptios energy  inpull  needed).  A

he efficiency o

involves  mord‐vapor  latensolid is densen  elastocaloromes  less. Fo12 J/g and 18MJ/m3  and  77

bscript 

17

of S. he e‐y. ct ed re ng he to re 

e‐als as ws on ut, As 

of 

re nt er ric or 82 70 

 18

A receindicatraditreversunderelasto

AdvanchangbarocIn [Mal., 20cursomatertheir scope

Elasto

Manyan effon cotempetwo mwhichExam

In Clo

Elastovapor1 remdevel

be  opthermlowesthermin Revinterf   

ent comprehates that cractional metallisible martenrstand  and  eocaloric mate

nces of so‐cages  (Chaptercaloric materianosa et al., 2015]. Studies ry. Given therials  (Figure performancee of possible a

ocaloric Dev

y participants ficient and usooling and  reeratures; andmain  limitatioh must also bple prototype

osing 

ocaloric  coolir‐compressionmain unchangop a highly‐e

ptimized  for mal conductivist  material/smodynamic anviews, e.g., [Sface phenome

ensive reviewck‐propagatioc  alloys,  sucsitic  phase  treventually  corials into the 

lled multical  1),  are  onals have been2010], Ni‐Mnin coupled me discovery ti2.4),  it  is  clee  in a systemapplications a

vice & Syste

at the worksseful device:  sidual strain d (3) Extend fons  for elastobe included. Tes are discuss

ng  joins magn cooling teched, regardlesefficient and c

large  latent ity, low criticsystem  cost.nd mechanicaSmith et al., 2ena play dom

w on fractureon mechanismch  as  steel,  dransformatioontrol  the  frcooling indus

loric materially  just  beginn investigated‐Ga [Cui, et a

multicaloric mmeline (Figurar  that more, particular  iand performa

m Considera

shop, as noted(1) Reduce ason unloadingfatigue (and focaloric  technThe issues remsed in the nex

gnetocaloric  ahnology. The ss of the calorcost‐effective

heat  (high  pcal stress and   These  optal responses,2012], for wh

minant roles in

 

 mechanismsm of elastocadue  to  supprn. More  systracture  failurstry. 

ls,  for which nning.  For  ed, including Gal., 2008; Manaterials are cre 2.2) and the  focused, den possible hynce for entry

ations 

d by Tušek ets best as possg;  (2) Design fracture) life nology. Missimain part to xt Chapter. 

and  electrocaChallenges aric material ee cooling tech

power  densitystrain, long ctimizations  r as well as dhich phase trn advancing c

s in SMAs [Baaloric materiaression  of  crtematic  fractre  for  a  succ

multiple drivexample,  couGd5(Si2Ge2) [Mnosa et al., 20currently in thhe performaneliberate  studybrid materiay into the mar

t al. [2015], resible sources materials wand functioning  is a  thirdthe challenge

aloric  coolingand Opportunexplored. Givehnology, any 

y),  small  heacycle life, sharequire  mateevice performransformationcaloric materi

axevanis & Laals differs signrack‐tip  growure  studies  acessful  imple

ving  fields  indupled  magneMagen, et al., 013] and Ni‐Mheir infancy, ance characterdies on both al systems, wrketplace. 

e‐iterated reqof irreversibiith suitable  tnal stability, wd critical  limites articulated

g  as highly pnities identifen the aboveelastocaloric 

at  capacity,  lape in the regerials  designmance (morens, thermal pals for efficie

agoudas, 2015nificantly fromwth  during  thare needed  tementation  o

duced entropetocaloric  an2005], Ni‐Mn

Mn‐In‐Co [Lu eand often onristics of thesmaterials an

will expand  th

quirements foility: hysterestransformatiowhich removetation – costd in Chapter 

promising nonfied in Chaptee discussion, tmaterial mu

large T,  higgenerator, anned  for  bote examples arproperties, annt cooling.  

5] m he to of 

py nd n‐et ly se nd he 

or sis on es – 1. 

n‐er to st 

gh nd th re nd 

 

Refe

[Basinbo

[Baxeval

[Bonnas

[Buehth

[Chanm

[Chlub“U

[CorneM

[Cui, eThm

[Cui,  e20

[Cui, eTaPh

[GoetzR

ht

[JameEdN

[KrishAg

[Liebeph

[Lu, etm

[MageLogrpres72, 

[ManoCu

[Manoso(2

[ManoM

erences Ch

nski & Christianoundary move

vanis & Lagouloys: review an

not, et al., 2008ssociated with 

ler, et al., 196he mechanical 

g & Read, 195metals – the gol

ba, et al., 2015Ultralow‐fatigu

elis & WaymanMetall. 8, 1321‐

et al., 2006] J.hiendhaus, M.memory alloys w

et  al.,  2008]  J008GRC693, O

et al., 2012]  J.akeuchi, “Demhys. Lett. 101, 

zler et al., 201D&D opportun

ttp://energy.go

s & Zhang, 20ditors: L. Mañoew York, 2005

nan & Brown, g‐45 at. Pct Cd

erman, et al., 1hase change‐ e

t al., 2015] B.Fmetamagnetic s

en, et al., 2005rasso, D. L. Schssure control o024416 (2005)

osa, et al., 199u‐based shape

osa, et al., 201olid‐state baro2010). 

osa, et al., 201Mater. Chem. A

hapter 2 

n, 1954] Basinsments in indiu

das, 2015] T. Bnd perspective

8]  E. Bonnot, Rthe martensit

63] W. Buehlerproperties of a

1] L. Chang anld‐cadmium be

5] C. Chluba, Wue shape‐mem

n, 1974] I. Corn‐1326 (1974). 

Cui, Y.S. Chu, . Wuttig,  Z.  Zhwith extremely

J.  Cui,  J.  Lemmctober 2008. 

. Cui, Y. Wu,  Jmonstration of h073904 (2012)

14] W. Goetzlenities for non‐v

ov/sites/prod/

005] R. D.  Jamosa, J. Planes, ).  

1973] R. Krishd alloy,” Metall

1955] D. Lieberexperimental a

. Lu, P.N. Zhanshape‐memory

5] C. Magen, L. hlagel, V. K. Pecof the magneto). 

93] L. Manosae‐memory alloy

10] L. Manosa, caloric effect i

13 ] L. Manosa,A 1, 4925‐4936 

ski, Z., Christiaum‐thallium all

Baxevanis and es,” Int. J. Fract

R. Romero, L. Mic transition in

r, J. Gilfrich, analloys near com

d T. Read, “Plaeta‐phase,” Tra

W. Ge, R. Lima dory alloy films,

nelis, C. Waym

O.O. Famody,hang,  and  I.  Ty small hystere

mon,  T.  Shield

. Muehlbauer,high efficiency). 

r, R. Zogg, J. Yovapor compres

/files/2014/03/

mes and Z. Zhaand A. Saxena

hnan and L. Bro. Trans. 4, 423

rman, M. Wechand theoretical

ng, Y. Xu, W. Suy alloys under m

Morellon, P. Acharsky, A. O. Postructural pha

, A. Planes, J. ys,” Phys. Rev. 

D.G. Alonso, An the Ni‐Mn‐In

 A. Planes, M. (2013). 

n, J., 1954. Cryoys. Acta Meta

D.C. Lagoudas,t. 191, 191‐213

Manosa, E. Vive shape memor

nd R. Wiley, “Emposition TiNi,

astic deformatians. Amer. Inst

de Miranda, J. ,” SCIENCE 348

man, “The shap

, Y. Furuya, H. Takeuchi,  “Comesis width,” Na

d  and M. Wut

, Y. Hwang, R.y elastocaloric c

oung, and C. Josion HVAC tec

/f12/Non‐Vapo

ang,  in Magnea.  (Springer Se

own, “Pseudoe‐429 (1973). 

hsler, and T. Rel studies of AuC

un, J. Liu, “Elastmechanical cyc

A. Algarabel, MPecharsky, andase transition i

Ortin, “EntropB 4, 3611‐361

A. Planes, E. Bon magnetic sha

Acet, “Advanc

ystallography oall. 2, 101‐116

, “Fracture me3 (2015). DOI: 

es, A. Planes, “ry alloy,” Phys.

Effect of low‐te,” J. Appl. Phys

ion and diffusiot. Mining Meta

Strobel, L. Kien8 (6283), 1004‐

e‐memory effe

 Hattrick‐Simpmbinatorial  seture Materials

ttig,  GE  Globa

 Radermachercooling with la

ohnson, 2014. hnologies.” Av

or Compressio

tism and Struceries in Materi

elasticity and th

ead, “Cubic to Cd,” J. Appl. Ph

tocaloric effectcling,” Mater. L

M. R. Ibarra, Z. Ad K.A. Gschneidn in Gd5Si2Ge2

py change of m9 (1993). 

onnot, M. Barriape‐memory al

ced materials fo

of deformation. 

echanics of sha10.1007/s1070

“Elastocaloric e. Rev. Lett. 100

emperature phs. 34, 1475‐147

onless phase call. Eng. 191, 47

nle, E. Quandt,‐1007 (2015). 

ect in AgZn allo

pers, R.D. Jamearch  of  therms 5, 286‐290 (2

al  Research  Te

r, S. Fackler, Marge ΔT using N

“Energy savingvailable online

n HVAC Repor

cture  in Functials Science, V

he strain‐mem

orthorhombichys. 26, 473‐48

t in Ni45Mn36.4ILett. 148, 110‐

Arnold, J. Kamadner, Jr. "Hydrsingle crystals

martensitic tra

o, and J.L. Tamlloy, “ Nat. Ma

or solid‐state r

1

n by twin 

ape memory 04‐015‐9999‐z

effect 0, 4 (2008). 

hase changes o77 (1963). 

changes in 7‐52 (1951). 

, and M. Wutti

oys,”  Scr. 

es, A. Ludwig, moelastic  shap006). 

echnical  Repor

M. Wuttig and NiTi wires,”App

gs potential ane: 

rt.pdf 

tional Materialol. 79, Springe

mory effect in a

 diffusionless 84 (1955). 

In13.6Co5 ‐113 (2015). 

arad, T. A. rostatic‐s,” Phys. Rev. B

nsformations 

marit, “Giant ter. 9, 478‐481

refrigeration,”

19

 

on 

ig, 

S. e‐

rt, 

I. pl. 

nd 

ls, er, 

n 

B. 

in 

1 

J. 

 20

[Miya29

[OtsukPr

[Picorco

[Shawm32

REVIEW

Refrig

[Tušekw

[ZarneMLu

[Zhang

 

zaki & Otsuka9, 353‐377 (19

ka & Waymanress, London, U

nell,  et  al., ompression mo

w,  et  al.,  2008memory  alloy w2(5), 55‐62 (20

W: [Smith, et a

eration Device

k, et al., 2015wire for applicat

etta, et al., 201M. Rahim, J. Freudwig, Adv. Fu

g, et al., 2009]

, 1989] S. Miya89). 

, 1998] K. OtsuUK (1998). 

2004]  C.  Picoode in Cu‐Al‐N

]  J.A.  Shaw, Cwire:  Part  1  –008). DOI: 10.1

al., 2012] Ande

es”, Advanced E

]  J. Tušek, K. Etions in a cooli

10] R. Zarnettaenzel, H. Brunknct. Mater. 20

] Z. Zhang, R. D

azaki and K. Ot

uka and C.K. W

ornell,  J.  Poni shape memo

C.B. Churchill, –  differential  s111/j.1747‐15

ers Smith, “Ma

Energy Materia

Engelbrecht, Ling device,” J. A

a, R. Takahashken, Y. S. Chu,0, 1917‐23 (201

D. James, and S

 

tsuka, “Develo

Wayman, “Shap

ns,  and  E.  Cery alloys,” Mat

M.A.  Iadicola,scanning  calor67.2008.00410

aterials Challen

als, 2, 1288‐13

L.P. Mikkelsen,Appl. Phys. 117

i, M. L. Young, V. Srivastava,10).  

S. Müller, Acta 

opment of shap

pe memory ma

esari,  “Stress‐ter. Trans. 45, 

  “Tips  and  Tririmetry  and  ba0.x� 

nges for High‐P

318 (2012). DO

 and N. Pryds7, 124901 (201

, A. Savan, Y. F, R. D. James, I

Mater. 57, 433

pe memory allo

terials,” Camb

‐temperature 1679‐1683 (20

icks  for  characasic  phenome

Performance M

OI: 10.1002/aen

, “Elastocalroi15). 

Furuya, S. ThienI. Takeuchi, G.

32–52 (2009). 

oys,” ISIJ Inter

bridge Universit

relationship 004). 

cterizing  shapena,”  Exp.  Tec

Magnetocaloric

nm.201200167

c effect of Ni‐

nhaus, B. Maa Eggeler, and A

n. 

ty 

in 

e‐h. 

c 

7 

‐Ti 

ß, A. 

 

 

3  

         

 

A  fewarounfor thprotoU.S. DdevicedevicedescrhauntefficiePhysiNonemarke

As  nconcecomppart, and possiband dhigh  Chighlyspansmaterpropecan ba sma

3Chapter  

w  developed nd the world, e marketplac

otypes from ADepartment oes  was  a  noes  continue  tibed  in  Chat  advancemeency  and  racs Today [Tatheless,  aftetplace devic

noted  in  Cherted  R&D pression devicby a sustaineindustrial  sble serendipitdeliberate sysCOP  of  calory disruptive as comparablerials developerties), as note used ‘in revall applied  fie

“Few

magnetocaloand these dece. On the covAstronautics Cof Energy Naon‐research‐gto  improve, pters  1  &  2ent  of  deviceange  of  temkeuchi & Saner  almost e remains elu

hapter  1  (befforts  to ces were maed funding frosources.  So, tous discoverstematic apprric  cooling  cynd commerce to those in pment (maximted in earlier verse’ as a heeld  for efficie

w things

S

oric  and  elasevelopmentsvers are the eCorporation oational  Laborarade  of  Gade.g.,  better  r2  continue es,  particularmperature,  sendeman, 201515  years, 

usive.  

box  highlightrefine  vapode possible, om U.S. feder

beyond  thry, a dedicateroach  is needycle  and  no  eially successfpractical vapomizing the calChapters. Likeat pump. Thency  (best  for

s are haann

CaScientific 

stocaloric  costill continueearly (1997‐2of America  inatory). The mdolinium,  keyregeneration to rly ee 5]. a 

t), or‐in ral he ed ded to advanenvironmentul if the systeor‐compressioric effects) ke other coolie key for ther  first‐order  t

arder to noyance

$315

98.7

Summarmagnetmajor in

http://ww

aloric‐band Engin

ooling  prototye in an effort 2003) magnetn collaboratiomagnetocalor  for  future  cconfiguratio

ce caloric maal  impact,  soem’s COP is 4on systems. and system ding technologse cooling aptransition ma

o put up ce of a go

The mag

market is

.7M by 2

7% betwe

ry of the first pic refrigerationndustry stakeh

ww marketsandma

Figur

based Sneering C

ypes  have  bto make the

tocaloric (prooon with Amesric material ucost  consideons  and  highe

aterials. Witholid‐state  coo4 or higher atInnovations rdesign (e.g., hgies, magnetipplications is aterials);  in m

with thgood exa

– Ma

gnetic ref

s expected

022, at a

een 2017

published markn based on inteolders. 

arkets com/Marke

re taken from Ca

2

SystemsChallenge

een  producem more viabof‐in‐principles Laboratory (utilized  for  thrations. Whier COP,  issue

h the relativeoling will  be t temperaturrequired are heat‐exchangic refrigeratioa large ΔT anmagnetocalor

han the ample.” ark Twain

frigeration

d to reach

CAGR* o

and 2022

ket report on erviews with 

et‐

amfridge.com 

21

s:  es  

 

ed le e) (a he le es 

ly a re in ge on nd ric 

n

h

of

2.

 22

materbut  thapplic

MagnFiscalmagnvisiblymatereffortEnergEuropThis pand wand  T2020]

ThesecollabWherdevicesystemdeviceto  otclaims[CamfplannDanisand Cmodeand Stechnfour  iand BindusunderAgenchas  dSpain

rials ΔS~10‐1he  range of ocation and eff

netocalorics: Year 2016  ietocaloric  rey  transparenrials, no  largets,  especially gy and Industpean Union  Sproject‐basedwas renewed Technological], also called F

e  projects  raborative  is  foreas,  the  Came and systemm, see Figuree size for samher  efforts  [s  the  first  “fridge, 2015] ed by 2017. h Council  forChristian Bahleling, and prointex. A follownical  foundatiindustrial parBSH Bosch untrial  relevancr Afef  Kedoucy (ANR), howdevice  efforts and German

Figure 3[2015] dis 21 x 14

5 J/K‐kg  in a operation  caficiency, and 

 The U.S. DOn advanced befrigeration,  bnt  insulating e‐scale supporeduction  inrial TechnoloSeventh  Framd  funding  fallunder HORIZl  DevelopmenFP8 – the 8th c

nge  over maocused  on  mmfridge  Projem [Camfridge,e 3.1  (25 W cme cooling poCamfridge,  2“industrializedat 300 W cooA strong R&Dr Strategic Rel  (12 of 230 rototype develw‐on, 5‐year ions  for  residrtner,  Technond Siemens Hce.  And,  a  res‐Lebouc  [Mwever, no wos  under  Andry (see its Fer

.1 Camfridge device shown 4 x 18 cm. 

1 Tesla fieldn be  limited fatigue (hyste

E’s Buildings building matebut  it  is  onlyfilms  for  w

ort for caloricn use of  raregy Developm

mework  Progrs across manZON 2020 (20nt  from  Eurocontinuation 

 any  areas.  Fomaterials  withect  (2007‐20 2007]; currecooling with ower as those2015].  CoolTed”  refrigeratoling with mWD effort for oesearch, e.g.,researchers aopment (2 ge(2013‐2017) dential high‐eoflex  and Alpausgeräte froelated  effort agCool  Francrking device rew  Rowe, wroic Cooling p

Figure 3.2device (~1and proto

, giving a  lateand  the  fielderesis) must b

Technology Oerials R&D, wy  a  small  pawindow,  newc materials or‐earth  eleme

ment Organizaramme  (FP7)ny areas  (not14‐2020) – Topean  Commof this large‐

or  example, h  reduced  u014)  was  focently, the focmW/cm3  (kWe below), as pech  in  Holtzhion  system W/cm3 of 0.3over a decade, MagCool Deat TU Denmaenerations crproject (wwwefficiency heapcon  from Deom Germanyat  the  Institce,  2010],  fuwas developewith  governmpriority progr

2 CoolTech [201160 x 70 x 70 cotype fridge (ri

ent heat extrd  required  isbe minimized

Office (BTO) which  includert  of  their  te

w  insulations,r devices for ents  are  fundation, NEDO) ), with  €50.5t  just materiaThe Framewormission, with ‐scale funding

 

the  DRREAMuse  of  rare  ecused  on  devus  is on optimW/m3) of 4.7,presented at heim,  France(2013),  see 38), which is ne in Denmarkenmark  (200ark) working oreated), with w.enovheat.dat pump pasenmark  togety, ensures a ctut  Polytechnnded  by  the ed.  The Univment  and  natrams) have no

15] cm) ight).

raction of abos  really  too  lad, see needs C

has an initiates potential aechnologies  f,  and  controrefrigerationded  in  Japan and in EuropB  in  7  years als and  solid‐rk Programm€70B  in  7  yg block. 

M  Project  [DRearths  in  maveloping  a  mmization for  with claimedICR2015 with

e, mostly  privFigure  3.2 not yet commk was funded 7‐2010)  leadon materials industrial padk) was estabsed on  calorther with Vacclose focus onnique  de  GreFrench Nati

versity of Victtural  gas  indo known devi

out 30 MJ/marge  for broaChapter 1. 

tive planned applications focus,  such  aolled  gas‐flon.   Larger sca(e.g., by Ne

pe (e.g., by th(2008‐2014)‐state  cooling

me for Researcyears  [Horizo

RREAM,  2013agnetocaloricmagnetocalora marketplacd 5‐10 smalleh comparisonvately  funded(estimated  bmercialized bumostly by th by Nini Pryddevelopmenrtners Danfosblished to buiric effect; witcuumschmelzn the projectenoble,  Franconal Researctoria in Canadustry  fundince work. 

m3, ad 

in in as w le w he )). g) ch n, 

3] cs. ric ce er ns d, by ut he ds nt, ss ld th ze t’s ce ch da g. 

 

In the[GE RFigureRidgemarkeAstrofridgeAmerdeviceby a s

Electrfrom materfield –the voof eleat 20 was  d[Takebut  itcompmaterwhich

Elastohave room signifthe  raIchiroprotosteadrecovprotomultipsymmtubes

e U.S. in earlyReport, 2014]e 3.3, funded  National  Laeting.  In earlnautics with e with a 75 Wica has had ves, especiallysustained fun

rocalorics: Se1‐10 J/K‐kg, prialss  require– for a 1 μm oltage for cooectronic devicW/cm3 base

developed  atuchi & Sandet  is  unclear  ipared.  The  mrials  (huge  eh limits large‐

ocalorics: A febeen  built  wtemperatur

icant  latent hange  of  50‐9o  Takeuchi  (Uotypes.   First,y  heat‐transvery (no heat otype was  recple Ni‐Ti  tubmetric systems were 50% p

Figure 3.3 G[GE Report,[GEEK.COM

y 2014, Gener a “portable”d  in part by $boratories.  Ity 2015, Haiematerials fro

W cooling powvarying fundiny regeneratioding and com

 everal electropermitting hee an electric  fthick film, tholing can be aces and  local ed on polyvint  Pennsylvaneman, 2015].if  any  actual main  challenelectric  fieldsscale refriger

ew elastocaloworldwide,  we  has  a  ΔS heat  for  first90 MJ/m3. UnU.  of  Maryla a Ni‐Ti wirefer  fluid  andrecover) at 0cently  reportes  and  steel   layout allowre‐compresse

GE magnetocal, 2014]. Photog, 2014]. 

ral Electric Ap” magnetoca$1.4M, 3‐yeart  has  not  yer announcedom BASF (Figuwer and mW/ng from intern and heat‐emmunity effor

calorics deviceat extractionfield of 100‐1he field  is 10‐a kV or moreclimate contnylidene‐fluoia  State  Univ. UTRC has hdevice  has 

nge  is  scales  and  dielectration applica

oric cooling pwhere  a  goofrom  10‐80 ‐order maternder  DOE/ARand)  has  deve‐based  rotaryd  moving  SM0.5 Hz. Seconted  [Qian,  etsupports we

wed  the  lineaed. Eliminatin

loric device  graph from 

ppliances (Loloric‐based rer DOE‐BTO's et  neared  a  pd a wine‐coolure 3.4), whecm3 of 0.87 (rnal to DOE/Axchange.   Thrts is ~10‐50 t

ces have been in the range1000 kV/cm, ‐100 Volts, b. So, the targtrol. For examride polymerversity  underhad  some effobeen  tested e  up  to  thitric  breakdoations. 

prototype devod  material J/K‐kg,  offe

rials  (like NiTRPA‐E  supporveloped  multy device, usiMA  with  unnd, the first ct  al.,  2015],  sere  compressar actuator  tong motion of 

Figure 3.4 H& Astronaumagnetocal

uisville, KY) aefrigeration pCRADA betwpractical  stagler  fridge basere the coolinestimated). AARPA‐E, with e concerted times smaller

n built, where of 10 MJ/m3

comparable ut for some get applicatiomple, a 6‐cm r  and  ferroelr  DOE  fundinorts, and icker wn), 

vices near ering Ti)  in rted, tiple ng a load ompression‐dsee  Figure  3sed  by  a moo  recover  thef elastocaloric

HaierWine Fridutics), using BAloric, sold as Q

FigurusingschemTakeu

announced byprototype  (noween GE Applge  for  a  systsed on  systemng unit is in tAstronautics Cwhich they hR&D efforts r in the U.S. v

re a good ma3. For cooling,to a  ferroelepolymer and ns currently adiameter deectric  ceramng  [Gu,  2014

driven elasto3.5.  Two  bedotor‐driven  sce unloading ec beds reduce

dge [2015] witASF’s Fe‐Mn‐baQuice® brand. 

e  3.5 Compreg  Ni‐Ti  tubematic  [Qian,  euchi lab, U, of 

2

y press releaso system), seiance and Oatem  to  pursum designed bhe base of thCorporation ohave improvemade possibersus the E.U

 

terial has a Δ, electrocalorectric  coercivbulk ceramicare for coolinevice operatinics multilaye4],  see  pictur

caloric coolins  consisted  ocrew  jack.  Thenergy,  if Ni‐Tes the friction

th BASF sed 

ession  devicee  (top)  and et  al.,  2015]. Maryland. 

23

se ee ak ue by he of ed le 

U. 

ΔS ric ve cs ng ng rs re 

ng of he Ti n. 

 24

A moin eacvolumtimesa cycl

Plate‐tensiosink/sInstitustead0.66 Hsuch t

For usthe  crefrigtransiunderaccomwhile settinmaterinducapplic

Chall

NotabcoolincommpropebetteefficieFor #4and d

re symmetricch. Hydraulic me  and  54% . This Ni‐Ti‐tuic heat‐transf

‐based designon on Ni‐Ti plsource,  no  uute of Techny solid‐state Hz operating.that when on

seful devices,yclic mechanerant  can  reition.  In  adrgoes  large mmodated ana proof‐in‐pr

ng,  clever merials  (high  Ce  the  transcations. 

Table 3.1 Sum Working mate

Drive  

Regenerator configuration

System Struct 

Heat transferdesign  

enges and O

bly, the worksng  transformmercial viabiliterties  (higherr  fatigue  cycency on heat4,  tailoring aevice simulat

c re‐design is cylinders weweight  compube compressfer fluid and s

ns are also beates inducedunloading  or ology, Germaheat sink/sou. The double‐ne plate is stre

, the major cnical  stress  –epeatedly  anddition,  althstrains  (up nd which is norinciple desigechanical  desOP)  requirinition  are  re

mmary of key c

erials  o o o o o o

n o o

ture   o o

r  o o o o

Opportunitie

shop participative  (similarty. Namely, (1r COP  relativecle)  –  compat transfer/exc material andtion. In the en

being develoere sized accopared  to  thatsion device dstationary SM

eing tested. S by linear moheat  recoveany, a  tensiource, with un‐bridge desigessed, the oth

hallenge is to–  tensile  or  cd  continuoushough  ductito  10%),  wot always revegn is easily acigns  and  newg  much  loweally  needed

hallenges for eLow hysteresisSmall transforLow cost 

Compactness;Large force anLow cost 

Minimum frictLarge heat tra

Compact desigLight weight; H

Compactness;High efficient Minimum presOptimum fluid

es List 

pants resoundr  for  other  e1) Greater poe  to Carnot  lared  to  chemchange/reged  the  systemnd, besides pe

ped (Figure 3ordingly to dt  in  Figure  3driven by screMA, with unlo

chmidt, et alotors, which uery,  operatingn  induced bynloading recogn consists ofher one is ful

o develop effcompressive  (sly  induce  thle,  the  SMhich  must  bersible! Henchieved in a law  elastocalorer  stresses  t  for  practic

elastocaloric tes; High latent hemation stress; H

 Moderate precnd small displace

tion; Uniform phnsfer (surface‐to

gn capable to haHigh heat transfe

 Small heat tranheat recovery/ressure drop; and d thermal mass

dingly supporeffects,  too)  –ower in drivinimit at usefumical  systemsneration; and

m will  requireerformance –

3.6) having forive the syste3.5, while  cooew jacks operading recove

. [2014] at Sauses a stationg  at  0.4  Hz.y a spindle mvery but no hf coupled stacly released. 

ficient and ine(typically  400he MA be ce, ab ric to cal 

echnology. eat; Long fatigueHigh heat condu

ision ement 

hase change o‐volume ratio)

andle a large forfer (S‐to‐V) ratio

nsfer time constaegeneration  parasitic parts a

rted four area– with  at  leang field (e.g., ul  temperaturs.  (3)  Greated (4) Better se materials  th– cost is king.

Figure 3device d[Qian, eof Mary

our beds withem, potentiaoling  capacityrating at 0.5 Hery and heat r

aarland Univenary SMA, mo  Similarly,  fr

motor, using aheat recoverycked bridges 

expensive me0‐600 MPa)  –

e life ctivity 

ce 

ant 

and loss 

as to make mast  2  of  the magnet); (2)re span,  limiter  system  knsystem  integheory and ch

3.6 Redesigneddriven by hydret al., 2015]. Tyland. 

 37 Ni‐Ti tubeally saving 74y  increases  ~Hz, which userecovery.  

ersity is testinobile solid hearom  Karlsruha mobile SMAy, operating aof Ni‐Ti plat

eans to impa–  so  the  SM

magneto‐calor4  required  fo) Better calorted hysteresinowledge  anration/designaracterizatio

d, compressionraulic cylinderakeuchi lab, U

es % ~4 es 

ng at he A, at e, 

rt MA 

ric or ric is, nd n. n, 

n s . 

 

Mateperspenougmater5‐10 yGMR‐memoshow$B minvestof devusing “matesystemprodusystemdeviceCarno

EnergsustaitransftechngasescompintereDefenenergforeig

Measperfosystemexper

Exam

Proto

D Es St

N C Es

ce Es

Me+25

A

rial and Systpective. On thgh  effect,  burials exampleyears  from m‐effect materory  Ni‐Ti  thaed good biocedical‐devicet in materialsvelopment, pwell‐establi

erials  issues”m  front, bettuction,  both m performane performancot efficiency is

gy  Security, inability  and formational nologies,  adva (no possiblepressor  failureest from a varnse (large DOgy savings. Wgn energy sou

surement  Prormance metrm.  Measureriments not a

ple Opportun

cols and Repo

Develop metristablish meastandardizatioIST, can be rereate a roundstablish  an ertification, astablish commetrics, e.g., ΔS5% in ΔSΔT, +

Assess system

em: These hahe materials fut  optimism es that overcomaterial  to coials 2‐10 yeaat  is  reachingcompatibility e  industry, ws developmenpatience is a vshed  techno  (research)   ter  regeneratmaterials  ance is short ofce has a COPs Tcold/(Thot‐Tc

Sustainabilitefficiency,  aopportunity antages  are  ce releases); noes  (reduced wriety of goverD cost savingith a good caurces. 

otocols  and  Srics have beement  protovailable in all

nities 

orting 

ics – for whatsurement proon via broad ecruited for td‐robin formaopen,  modnd standardimunity desigΔT  for optim+50% in COP/C

m performanc

ave been emront, the temfor  marketa

ome these limommercializatrs – 2 Gb iPog  maturity  aand stress prith projectionnt from profitvirtue, e.g., “hology,  this  i–  exemplifietion performand  systems  isf 50% found iP of ~2.6, wh

old) – giving C

ty,  and  Enva  system  COfor  comme

clear:  reduceo compressorwarranty  cosrnment agencgs), and the Eloric refrigera

Standardizaten  accepted cols  for  sha laboratories 

t needs to be otocols – for community ahis purpose).at for measudular  test  fzation of prosgn metrics forization  [SandeOPCarnot, and in

e: compare m

phasized earmperature spaable  device  wmitations.  Wition, exampleod to 100 Gb after  60  yearroperties, butn  to be  $20Bt versus devehigh‐temperais  solving  “med  by  the  hisance  in a  lonssues  need  tn today’s vaphereas  the CaOP/COPCarnot

vironment:  ImOP  >  4  at  useercial  viabilied  energy  cors so reducedsts). As  such,cies, DOE (BEnvironmentaator, a 20‐30%

ions  (Metricsfor measurinaring  sampldo not exist.

measured ansharing sampagreement  (m

rements for tfacility  – dedspective mater theory or exeman, 2012], ancreased range

machine versu

lier from a man and latentwould  be  drth the “miraces  include: athumb‐drivers  –  bench‐tt failed as anB by  2020. Oelopment cosature supercomachine  issustory  of  the  vng  run needeo move  forwpor compressarnot entitlem= 0.49 (49% C

mportantly, eful  temperaity.  Howevensumption; nd operational,  these  systeES and EERE fal Protection A% reduction i

s):  Currently,ng  and  repores  to  get   

nd reported.ples for testinmaybe a stan

the commundicated  to erials, as for sxperimental aand communite (–23o to 55o F

us modeling, 

materials and t heat may noramatically  ecle material” aerospace 25+. A good exatop  experime actuator. ToOften  industryts consideratonductors”. Sues”  (enginevapor  compred.  In actualitward  hand‐insion units; thament  is 5.3 –Carnot).  

because  COature  spans r,  comparedno  reliance ol noise (quietems  should  hfor mission), DAgency (EPA)in energy use

,  no  protocorting data,  focritical  info

ng between gndards organi

ity. rapid  assesssolar‐cell techassessments.ty milestones F) for refrigera

and test accu

2

system desigot display largextended  witit may requir+ years versumple is shapeents  in  1990oday it is a fey  is  limited  ttions. In waveSo, for industreering)  versuressor. On  thty,  for  real‐lifn‐hand.  Calorat is, currentl– given by  th

OP  determinewill  provide d  with  otheon  greenhoust) and heat; nhave  long‐liveDepartment o) on policy ane and a drop 

ls  or  standaror materials ormation  from

roups. zation, such a

sment,  devichnology. .  are useful, e.gtion. 

uracy. 

25

gn ge th re us e‐0’s w to es ry us he fe ric y, he 

es a er se no ed of nd in 

rd or m 

as 

ce 

g., 

 26

Mate

Aco

D H

ti D P P D PoDevic A

syin

EsE

Additi Tr C

*Ninf

In Clo

After systemcoolinfor mstraigbe unthe  gClearlorigininvestmakinThe  raccelecertifiappretremedeviceresearealizreduc

 

rials Developm

Accelerate maoordinated exDevelop novelighly efficienmes lower th

Define limits trovide enougrovide scale‐

Develop supplossible benefe Developme

Accelerate  deystematic appndustrial partstablish natioERE program ional Opporturaining the nreate a ‘workotably, worksormation and 

osing 

less than twoms  have  conng technologiarket penetraghtforward  canacceptably seneral  publicly,  technical nal  equipmenting heavily  ing  efficient  crate  of markeerated by estication, and seciated  by  aendous  impaces by significarch  laboratore  a  marketpction in U.S. e

ment 

aterials discoxperimental el, multi‐field nt materials whan used todato materials pgh material foup to materialy chains of mfits in develont evice  design proach withinners, and inclonal  lab/induto fund crossunities ext generatioking group’* thop participanopportunities.

o decades of nvincingly  deies based on ation and futaloric materialow, starting c.    Potential challenges  rent manufactun  internal R&commercial  cet  penetratioablishing an ostandardizatiocademia  andct on  the  funantly shortenry to make  itplace  refrigernergy use for

very. Use a defforts and thcontrolled cawith reversibay.    performanceor testing. Sual productionmaterial – for oping a mater

and  matern team(s) thalude IP peoplustry exchans‐fertilization

on (students)to coordinatents have alrea Chapter 4 sho

uncoordinatemonstrated magneto‐, elure widespreal‐device  intefrom small menergy  savinemain  to be rers  (OEMs) &D  to  improvcaloric‐coolingon  and  adoptopen, modulaon of prosped  across  thendamental aning the typicat  into the marator  will  mar cooling.  

 

dedicated andheory and comaloric materiable phase tra

– from impupply and demn – needed frprototype derials consortiu

ials  integratat  incorporatee for reality cge program  of personne

) across multie the materiady establishedows examples o

ed research atheir  potentectro‐, and eead adoption egration, antimarket nichesngs will,  thereovercome beembrace  theve  their  systeg  devices motion  of  calorar test facilityctive caloric e  refrigerationd applied  scal 10‐15 year rketplace. Thake  it  possib

d deliberate smputational aals with increansitions at  lo

rities and othmand must berom grams to evelopment, um – outside

tion.  Use  a es academia,check. (e.g., utilize tl and ideas). 

ple disciplineal solutions. d  an  informal of this for inte

and developmtial  for  highelasto‐caloric by consumericipated mars and high‐enefore,  not  beefore  refrigee  technology ems and  redore  and moreric  cooling,  hy dedicated tomaterials. Su

on‐HVAC  inducience  to adv time span fohe new calorble  to  appro

systematic apadvances (at leased fatigueow driving fi

her effects. e overcome. kilograms. like Dupont/e manufacturi

dedicated  a, national  lab

the nascent  i

es. 

working grournational meet

ment, caloric‐‐energy  efficeffects are, trs. Yet, considket penetratd products ne  realized  foration and a  as mainstreuce manuface  attractive  towever,  can o rapid assessuch a facility ustry,  and  itvance caloric or a material dic materials aach  the  exp

pproach withleast 20‐30%)e life. ields – 3 to 1

Dow. ing factors. 

and  deliberatboratories, an

industry‐base

p  to  coordinattings. 

‐based coolinciency.  Calortherefore, ripdering far fromion  is  likely  tot available tr  a  long  timeir‐conditionineam  and  begcturing  costs to  consumerbe  drasticalsment, devicewill be greatt  will  make materials andeveloped in and devices tpected  20‐30

a ). 

10 

te nd 

ed 

te 

ng ric pe m to to e. ng in –rs.  ly e‐tly a 

nd a to % 

 

Refe[Camf

gra

[CamfProcapestCo

[CoolT

[DRREMaProtecfocma

[GE Re

*Etemit cpa

[GEEK

[Gu, 2Pe

[HaierNVAmcom

On

Scr

[HorizCo

[MagC20

On

On

[MagCLeb

On

[Qian,“DCo

[Schmof

[Sande56

[Takeumater

erences Chfridge, 2007]  Fant agreement

fridge,  2015]  Toject.EU  (Envirpital. A coolingtimated  perfongress on Refr

Tech, 2015] see

EAM,  2013] agnetocalorics ogramme (201chnologies  thacus  in DRREAMagnetic cooling

eport, 2014] (F

ngineers arranmperature by 8could be transrt by a DOE BT

K.COM, 2014] (

2014] Haiming nnsylvania Sta

r Wine Fridge,V  (January 201merica  (Milwaumpressors, and

nline: (9 Januar

reenshot from 

zon, 2020] Frammmission, €70

Cool Denmark,10 with indust

nline: (project d

nline: (details) 

Cool France, 20bouc, funded b

nline ANR Abst

, et al., 2015] SDesign, develoongress of Ref

midt, et al., 201f a control dep

eman, 2012] K66‐571 (2012. 

uchi & Sandemrials,” Physics T

hapter 3 Funded by Eurt 603885 (see h

The  project  hronmentally  Lg device appearmance  to  GErigeration (ICR2

e, online: www

DRREAM  Pro(see  website

13 – 2016). Theat use magnetM  is  to  facilitatg in the domest

February 2014)

nged magnets 80 degrees. Thported and shTO CRADA betw

13 March 2014

Gu, “Chip‐scalete University (

, 2015] Presen5) by Manufacukee,  WI,  USAd runs more qu

ry 2015) Refrig

video (YOUTU

mework Progra0B in 7 years (2

, 2007] (2007‐2rial partners D

description) ht

http://www.e

010] Research by the French N

tract: http://ww

S. Qian, Y. Wu, pment and tesrigeration (ICR

14] M. Schmidtpendent NiTi‐ba

K. Sandeman, “ 

man, 2015] IchToday 68 (12), 

ropean Union http://www.ca

as  received  adLow‐Impact  Coars to have beE  and  Haier  d2015), link in C

w.cooltech‐app

oject:  Drasticae).  A  €3.7M‐pe goal was to ic phase  chante  the most eftic refrigeratio

) Online:  GERein a series of 5hey believe theown; and alsoween GE and O

4) news item, O

e cooling devic2014). Advisor

nted at the  Intcturing: HaierA),  and  Mateuietly and mor

gerators.review

UBE.COM) that 

amme for Rese2014‐2020). On

2010) lead by NDanfoss and Sin

ttp://www.sta

nergy.dtu.dk/F

at the Institut National Resea

ww.agence‐na

J. Ling, J. Muesting of a compR) 2015, Japan. 

t, A. Schutze, Sased cooling p

“Magnetocalor

iro Takeuchi an48 (2015).  DO

Seventh Frammfridge.com).

dditional  fundooling  Technoen constructeddevices,  whichChapter 4.   On

plications.com.

ally  Reduced roject  fundedreduce the usge materials  ffficient use ofn market. 

eports.com ne

50 cooling stagey are the firsto the first to goOak Ridge Natio

Online: Geek.c

ces based on er Prof. Qiming Z

ternational Co(Hong Kong, Crial:  BASF  SEe efficiently th

wed.com          (

notes that the

earch and Technline: http://w

Nini Pryds (TU ntex.  

ff.dtu.dk/nipr/

Forskning/Mag

Polytechniquearch Agency (A

ationale‐recher

ehlbauer, Y. Hwpressive thermPaper 0092. 

. Seelecke, “Exrocess.” Proc.

ric materials: se

nd Karl SandemOI:  http://dx.do

mework Progra.   

ding,  for  examology,  elicit.prd (see http://wh  was  presentline: see ELICiT

.  See presenta

Use  of  Rared  by  Europeane of rare earthfor  solid‐state f critical  raw m

ews item* 

ges, and claimt group to shrio below freezional Laborator

com  

electrocaloric eZhang.� 

nsumer ElectrChina), Design(Ludwigshafe

han current frid

(13 January 20

ere is no refrige

hnological Devewww.welcomeu

Denmark) wit

/Research/mag

gnetisk‐koeling

e de Grenoble,ANR).  

rche.fr/?Projec

wang, I. Takeucmoelastic coolin

xperimental invof ASME SMAS

earch for new 

man, “Solid‐staoi.org/10.1063

amme  (FP7/20

mple,  partly  unroject.eu),  andwww.camfridgted  at  The  24T‐Project.EU  (

ation Septemb

e  Earths  in  An  Union  Seveh elements  in magnetic  coo

materials  in  th

m they are capank the systemng with the stries. 

effect,” PhD the

ronics Show  (ICn: Astronauticsen,  Germany).dges. 

015) Chemistry

erator being m

elopment fromurope.com/hor

h two prototyp

gnetoCaloric  

g  

, France under 

ct=ANR‐10‐STK

chi, and R. Radng prototype.” 

vestigation on SIS 2014, New

systems,” Scri

ate cooling wit3/PT.3.3022� 

2

007‐2013) unde

nder  the  ELICiTd  some  ventuge.com), with a4th  InternationICR2015 slides

er 2015 

Applications  onth  Framewothe  life cycle ooling. The prime application o

able of reducin enough so thages. Funded 

esis,  

CES), Las Vegas Corporation o  No  tradition

views.org  

manufactured.

m European rizon2020.htm

pe developed i

 Afef Kedous‐

KE‐0008 

ermacher, International 

the efficiency port, RI. 

pta Mater. 6, 

th caloric 

27

er 

T‐re an nal s) 

of rk of me of 

ng at in 

as, of nal 

ml 

in 

 

 

 28

4 

         

 MeetRenewBelowfor  ththe 2imporenergenginprogrshow comp

Belowresea

Rece

2013 Date/Organ(OregWebsInvited(TohoLaboraRusseLabora(Cal. T 

2014 SympDate/Organ

YoTheWillan

4Chapter  

ings  involvingwable‐Energyw is a list of inhese meeting014  Internatrtance  of  thegy  unnecessaeering  advaness and devicus –  the  rea

pare to establ

w is an up‐to‐drchers have o

nt Meetings

MRS Spring: /Location:  1‐nizers: Profs. gon State U.); site: http://wd Speakers Incku Univ., Japanatory/ Iowa Stak (Astronauticsatory), James STech.), Rama Ve

ICOMAT (Inteposium 10.03 /Location: 3‐5nizers: Prof. A

ou have U.S. state of Mard Duncan Vad cotton and c

g Caloric Maty Applicationnternational s  is providedional Conferee  caloric matarily  and  wasnces  needed ce performanl data, how ished data. 

date listing ofor can show e

s on Caloric 

Symposium ‐5 April 2013;Scott BeckmaTakeshi Nishww.mrs.org/cluded:  Fons dn), Heiner Linkate U.), Jukka Ps Corp.), Akiko Scott (U. of Camenkatasubram

ernational Co– Application5 July 2014; BAntoni Plane (

ve got Missouri is nickandiver during cockleburs and

RecentInte

terials for Sons continue tmeetings frod,  including kence on Marterial  and  destefully  spentremain  the

nce needs to bit was establ

f the recent aeveryone. 

Materials, R

I – Materials  San Franciscan (Iowa Statimatsu (Tohos13‐cfp‐i/  de Waele (Einde (Oregon UnivPekola (Aalto UTakahashi Saitmbridge, Englaanian (RTI Inte

onference on ns & Design: Bilbao, Spain(U. of Barcelo

t to shoknamed “The Sa speech in Ph

d Democrats, an

t & Upcrnational

olid‐State Refo grow and gm 2013 to 20nown websitrtensitic  Transvice  R&D  cot  on  coolingcenter  of wbe vetted, nolished, how  t

and upcoming

Refrigeration

for Solid Stato, Ca. te University/oku U., Japan)

dhoven Univ. ofv.), Arun MajuUniv., Finland),to (Toshiba Coand), David Sinernational), Jun

Martensitic T Materials fo

ona, Spain) 

ow meShow Me Statehiladelphia (18nd frothy eloqu

am fr

comingl Confere

frigeration, Egather signifi017 (currentltes and procesformations ontinues  to  gg  worldwide. world  efforts. ot just publicathe devices w

g workshops 

n, and Devic

te Refrigerat

/Ames Labora) 

f Technology, mdar (USDOE), Simon Phillpoorp., Japan), Brgh (Oak Ridge nqiao Wu (U. o

Transformatioor Solid State 

e! e” as widely cre99):  "I come fruence neither crom Missouri. Y

Caloric ences & W

Energy‐Efficieicant  interestly announcedeedings,  if av[ICOMAT‐201row  due  to Hence,  the   However,  tally released –were  tested, 

and symposia

ces 

tion 

atory); Alex G

Netherlands), ), Vitalij Pecharot (U. of Floridaian Sales (Oak National Lab),of California, B

ons):  Refrigeratio

edited to U.S. Cfrom a state thconvinces nor sYou have got t

 EventsWorkshop

ent Cooling, ot and  impetud). Informatiovailable, as  fo14, 2015]. Ththe  increasinscientific  anhe  cumulativ– You’ve got tand how  the

a where 

reaney 

Asaya Fujita rsky (Ames a), Steven Ridge Nationa, Jeffrey Snydeerkeley). 

n 

Congressman at raises corn satisfies me. I to show me!"

s:  ps  

or s. on or he ng nd ve to ey 

al er 

 

WebsProceTodayLópezOnlinSpeak(TohoGermaKastneYoko YBrailov 

2014 Date/OrganWebshttp:/

2015 A

Date/OrganWebsInvitedEngelb

2015 

DatesOrganLaborQiminWebsInvitedStefanMinneSteve 

IchiroLabora 

2015 DatesSponsWebsKeynoHeavyGuilpa(CemaU.,  TaJapan)

site: http://weedings: see, y: Proceedingz‐Echarri, Mare:  http://wwkers Included: Pku  U., Japan); any); and Inviter; Tadashi FurYamabe‐Mitaravski. 

Thermag VI (/Location: Senizer: Prof. Ansite: now defu//www.uvic.c

American PhAdvances in So/Location: 2‐6nizers: Jun Cusite: https://md Speaker: Vitbrecht (TU Den

Advancing CaKey Scient

s/Location: 28nizers: Jun Curatory/ISU), Vng Zhang (Pensite: https://wd Speaker: Chrn Institute, Polaesota); RadhikaRussek (Astron

o Takeuchi (U atory/ISU) 

The 24th Intes/Location: 16sor: (IIR) Intesite: http://wote  Speakers: y Industries, Japart  (IIR  Presideafroid, France);iwan);  Per  Lu); Hsien‐Te Lin 

ww.icomat20Internationalgs 2, Supplemría L. Nó and ww.sciencedirPlenary: Chris Yinong Liu (U.ed: Valry Levitruhara; Federicai; Ibrahim Kar

(Internationaptember 201ndrew Rowe.unct, but menca/research/c

hysical Societolid‐State Co6 March 2015ui (PNNL – nowmeetings.aps.alij Pecharsky nmark), Jeffrey

aloric Materitific and Devi8‐29 April 20ui (PNNL – nowVitalij Pecharsnn State U.)  www.nanocenristian Bahl (TUand)); Shane Sta Barua (Northnautics Corp.); 

Md); Qiming Z

rnational Con6‐22 August 2rnational Instww.icr2015.oYoichiro  Ikeyapan); Mark Mcent,  France);  K; Pega Hrnjak (ndqvist  (KTH, (National Che

014.com  l Conference oent 3, Pages Gabriel A. Lórect.com/scieSchuh (MIT); A of Western Autas (Iowa Statec Nanoix; Davidraman; Wojciec

al conference4; University    ntion is madeentres/iesvic

y (APS), Maroling Techno5; San Antoniow Iowa State.org/Meeting(Ames Laboraty Snyder (North

als for Efficiece‐Related M15; Universityw Iowa Statesky (Ames Lab

nter.umd.eduU Denmark); Katadler (LSU);  Seastern U.), FrVitalij Pechars

Zhang (Penn St

ngress on Ref2015; Yokohatitute of Refriorg a  (Sumitomo HcLinden (NIST, Kuniako  Kawa(U. of Illinois USweden);  Yi  Jng‐Kung U., Ta

on MartensitiS475‐S998 (2pez  ence/journal/Antoni Planes (ustralia); Alfred U.); Xiaobing d Duand; Yuri Cch Maziarz; Vo

 on magneticof Victoria, C

e here:   /home/news

rch Meeting:ologies o, Texas, USAU./Ames Lab

g/MAR15/Sestory/Iowa Statehwestern U.) 

ent Cooling:  Materials Chay of MarylandU./Ames Lab

boratory/ISU)

u/events/amearl Sandeman S. Pamir Alpay rank Johnson (Gsky (Ames Lab)

ate U.). Discus

frigeration (Iama, Japan igeration (htt

Heavy  IndustriUSA); Yong Tamura  (Mayekarbana‐Champaiang  (Tsinghuaaiwan). 

ic Transforma2015). Edited 

22147853/2/(U. of Barcelond Ludwig (RuhRen; Sergey KuChumlyakov; Folodymyr Cher

c refrigeratioCanada.   

s/archive/the

Symposium 

A.   boratory) sion/G19.1 e U.),  Ichiro Ta

llenges for Imd, College Parb), Duane Joh), Ichiro Takeu

ec/  (CUNY – Brook(U. of ConnectGE Research), ); Jun Cui (PNN

ssion Lead: Du

CR2015) 

tp://www.iifii

ies,  Japan); Mae Kang (Koreaawa Mfg.,  Co.aign, USA); Chea U., China);  S

ations 2014; iby Jose San J

/supp/S3 na, Spain); Ryor‐University ofustov; Georiy FFan Sun; Shuichnenko; Akira Is

n). 

rmag_vi.php 

G19: Caloric 

akeuchi (U. of 

mpact rk, MD, USA. hnson (Ames uchi (U. of Ma

klyn), Zdravko ticut); Richard Thomas Radcl

NL); Manfred W

ane Johnson (A

r.org/) 

otohiko Nishim University, S. .,  Ltd.,  Japan);en‐Yuh Yang (NShin‐Ichi  Tana

2

in Materials uan, Angel 

suke Lainuma f Bochum, Firstov; Oliver hi Miyazaki; shida; Vladimir

Materials an

Maryland); Ku

  

aryland), 

Kutnjak (Jozef James (U. of iff (UTRC), 

Wuttig and 

Ames 

mura  (KawasaKorea); Jacque; Gerald  ValaieNational Centrbe  (Waseda U

29

r 

nd 

urt 

aki es er ral U., 

 30

2015 DatesOrganWebsInvitedLeventOliver BeijingUniverNorthw

 

Upco

2016 Date/OganWeb s

2016 the PDate/OrganWebs

2016 

Date/OrganNeil MWebsSpeak 2016 Date/OrganWebsAdvis

2017 Date/OrganBahl (Webs

 

  

DDMC: Delfts/Location: 2‐nizers: Prof. Esite: http://rsd Speakers: Mte Vitos  (RoyaGutfleisch  (T

g,  China),  Lluirsity  New  Yorwestern Switze

oming Meeti

Royal Society/Location: 8‐9izer: Prof. Nesite:  https://

 Winton meehysics of Sust/Location: 10nizer: Dr. Xavsite: http://pe

MRS Spring: 

/Location:  28nizers: Asaya Mathur (U. of site: http://wkers: Jun Cui 

Thermag VII /Location: Senizer: Dr. Vittsite: http://wsory Board inc

MRS Spring: /Location: 17nizers: Emma(TU Denmarksite: http://w

t Days on Mag‐3 NovemberEkkes Bruck at.tudelft.nl/D

Mehmet Acet (Ual  Institute of TU  Darmstadt, s Manosa  (U.rk  –  Brooklynerland) 

ings on Calo

y Discussion:9 February 20eil Mathur.   /royalsociety.

eting on calortainability)  ‐11 Februaryier Moya.   eople.ds.cam

Symposium Energy Appli8 March ‐ 1 AFujita (NatioCambridge); ww.mrs.org/(Ames Labora

(Internationaptember 201orio Basso.   ww.thermag2cludes: V.K. P

Symposium o‐21 April 201anuel Defay (L); Jun Cui (Amww.mrs.org/

gnetocaloricsr 2015; Sciencnd N.H. van DDDMC U. Duisburg‐EsTechnology KTGermany),  En  of  Barcelonan),  Hargen  Yib

oric Material

 Taking the te016; London, 

org/events/2

ric materials 

 2016, Univer

.ac.uk/xm212

Energy & Envcations pril 2016; Phonal Institute oIchiro Takeuspring2016/ atory); Vitalij 

al conference6, Torino, Ita

2016.com/ Pecharsky (Am

on Caloric M7; Phoenix, ALuxembourg Imes Laboratorspring2017/ 

s  ce Centre, TUDijk (TNW, TU

ssen), Franka ATH, Stockholm,nke  Liu  (Inst. a,  Spain),  Xue‐bole  (TU  Delf

ls, Refrigera

emperature oEngland.  

2016/02/phas

(Auspices of 

rsity of Camb

2/campl_site/

vironment (EE

oenix, AZ, USof Advanced chi (U. of Ma

Pecharsky (A

e on magnetily.   

mes Laborato

aterials for EAZ, USA. Institute of Scry); Xavier Mo

 Delft, The NeU Delft), and D

Albertini (Instit, Sweden), KuOf  Physics,  C‐Fei Miao  (TUft),  Coray  Pat

ation, and De

of phase tran

se‐transitions

the Winton P

bridge, Englan

/winton.shtm

E11)—Caloric

SA. Industrial); Nryland) 

Ames Laborat

c refrigeratio

ory/Iowa State

nergy‐Efficie

cience and Teoya (U. of Cam

etherlands Dr. F. Doetz (

tute of Materiart Engelbrechthinese  AcademU  Delft),  Karl  Srick  (U.  of  A

evices 

nsitions in co

s/ 

Program in C

nd.    

ml 

c Materials fo

ini Pryds (TU 

ory) 

on) 

e. U.) 

nt Cooling (T

echnology – Lmbridge, Eng

BASF). 

als – NRC, Italyt  (TU Denmarkmy  of  ScienceSandeman  (Cipplied  Science

ol materials 

ambridge for

or Renewable

Denmark); 

TBA) 

LIST); Christiagland) 

y), k), es, ty es 

r 

e 

n 

 

 

              

   

For details, see inside frront cover.

331