【摘 要】
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电卡效应是铁电材料的基本物理特性之一,它是指外电场导致材料极化状态所引起的熵及温度的变化.一般来说,施加电场材料极化有序增加导致温度上升、放热;反之撤电场退极化材料温度下降、吸热.近年来基于电卡效应的铁电制冷技术由于具有易小型化、能量转化效率高、成本低廉等优点,被视为一种极具潜力的固态制冷技术,引起了学术界与产业界的高度重视.虽然,理论上,铁电材料在任意电场作用下都会由于极化状态改变发生熵变,但是
【机 构】
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环境断裂教育部重点实验,新材料技术研究院,北京科技大学,北京,100083 机械工程系,香港理工大
【出 处】
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第十五届全国电介质、材料与应用学术会议
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电卡效应是铁电材料的基本物理特性之一,它是指外电场导致材料极化状态所引起的熵及温度的变化.一般来说,施加电场材料极化有序增加导致温度上升、放热;反之撤电场退极化材料温度下降、吸热.近年来基于电卡效应的铁电制冷技术由于具有易小型化、能量转化效率高、成本低廉等优点,被视为一种极具潜力的固态制冷技术,引起了学术界与产业界的高度重视.虽然,理论上,铁电材料在任意电场作用下都会由于极化状态改变发生熵变,但是,实际上,电卡效应除了在相变温度附近时具有非常显著的峰值以外,在其它区域数值都很小,由此表明相变特征对电卡效应具有至关重要的作用.我们的研究表明,在一级相变附近铁电材料具有异常显著的电卡效应,相变晶格能在其中起了决定性作用,远大于极化有序熵的贡献,在相变热滞后区通过精密驱动电场可以获得巨大的制冷量.铁电相变逐渐弥散会导致电卡效应峰值减小、但峰宽增加.对于弛豫铁电陶瓷,准同型相界三相临界点附近的铁电材料具有更优异的电卡效应,同时具有较高的点卡小峰值和较宽工作温区.此外,某些特定的相变还会导致反常电卡效应的出现,即加电场材料吸热、去电场材料放热,例如Na1/2Bi1/2TiO3 陶瓷、PMN-PT 单晶等.因此,有效控制铁电相变特征对于铁电材料的电卡效应至关重要.
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