磁制冷材料的研究始于超低温环境的获得，发展于室温区磁制冷的应用。近些年中低温区磁制冷材料因在气体液化和气体储存方面表现出的潜力，而引起广泛关注。本论文主要研究中低温区的磁制冷材料。等温熵变(ΔSM)和绝热温变(ΔTad)是定量描述磁热效应大小的两个物理量，在磁熵变方面，有三个衡量磁制冷材料性能的重要参数:磁熵变峰值((ΔSM)max）、制冷温区(Twidth)和制冷能力(RC)。本论文的前两部分具体工作围绕着探索、设计高性能磁热效应材料的主题而展开。磁热效应在本质上是一种基于磁场调控的物理效应，磁电阻也是一种磁调控效应，这两种物理效应通过磁结构的变化而相互关联。本论文的第三部分具体工作将以系统性阐述磁结构、磁熵变及磁电阻的关系而展开。　　1)具有多个相变的材料的磁热效应。磁相变温区是磁有序度变化最剧烈的区域，也是磁调控最有效的区域。只有一个相变的材料，磁熵变曲线上往往只有一个尖峰;具有多个相变的磁性材料RGa(R=Tb，Dy)及R12Co7(R=Ho，Er)，磁熵变曲线上呈现两个峰，因而Twidth较宽，RC也较大。TbGa的重要参数如下:TSR=31 K,TC=154 K,0-7 T时，(-ΔSM)max=10.8 J/kgK,Twidth=160 K,RC=900 J/kg;DyGa的重要参数如下:TSR=25 K，TC=113 K，0-7 T时，(-ΔSM)max=8.1 J/kgK，Twidth=117 K，RC=584 J/kg。Ho12Co7化合物不仅具有多个相变的特征，并且随着外磁场的增大，中间温区发生变磁转变。相应的，随着外磁场变化的增大，磁熵变曲线上的两个峰逐渐合并，进而呈现宽的Twidth和大的RC。Ho12Co7的重要参数如下:T1=9 K，T2=17 K，TC=30 K，0-5 T时，(-ΔSM)max=19.2 J/kgK，Twidth=38K, RC=555 J/kg。　　2)基于原子替代的材料设计。对于具有多个相变的材料，Twidth的大小与相变温度的间隔正相关。本论文通过适当的材料设计调节了相变温度的间隔，进而增大了GdxEr1-xGa(x=0-1)材料的Twidth。(ΔSM)max的大小与磁性原子J(总角动量量子数）正相关，与TC（居里温度）负相关。本论文通过适当的材料设计有效调节HoxEr1-xNi(x=0-1)材料中磁性原子的J及TC，成功找到了使(ΔSM)max呈现极大值的材料配比。GdxEr1-xGa(x=0-1)化合物随着温度的升高经历两个相变。随着Gd替代量的增加，相变温度间隔增大，两个磁熵变峰相距越来越远，Twidth越来越大。通过比较发现，当x=0.1、0.2和0.3时，磁熵变曲线近似呈现平台状，具有很大的应用价值。HoxEr1-xNi(x=0-1)化合物中，当x=0.1时，(△SM)max高达34 J/kgK。这是因为10％的Ho原子替代既保证TC的基本不变，又提高了磁性原子的J，所以(ΔSM)max明显增大。　　3)基于磁结构模型的磁熵变与磁电阻的讨论。磁热效应和磁电阻都是一种宏观物理效应，他们与微观磁结构模型密切相关。中子散射实验是探测磁结构的一种有效手段，能够精确测定磁畴尺度内磁矩有序排列的具体方式，有效弥补宏观磁性测量的不足。通过使用专业程序进行全谱拟合与数据精修，最终能够解析出磁结构。研究结果表明，低温铁磁区PrGa化合物的磁结构为在圆锥面内随机分布的有限铁磁结构。从磁结构模型出发，对磁相变、平台磁熵变曲线及磁电阻给出了系统性的阐述。并且以磁结构为基础，提出了电阻磁散射的模型，对磁电阻给出了定量计算方式，实验结果与理论计算吻合得非常好。