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Electrocaloric effect in ferroelectric materials:From phase field to first-principles based effective Hamiltonian modeling 被引量:1
1
作者 Jingtong Zhang Xu Hou +2 位作者 Yajun Zhang Gang Tang Jie Wang 《Materials Reports(Energy)》 2021年第3期34-63,共30页
Electrocaloric effect(ECE)of ferroelectrics has attracted considerable interest due to its potential application in environmentally friendly solid-state refrigeration.The discovery of giant ECE in ferroelectric thin f... Electrocaloric effect(ECE)of ferroelectrics has attracted considerable interest due to its potential application in environmentally friendly solid-state refrigeration.The discovery of giant ECE in ferroelectric thin films has greatly renewed the research activities and significantly stimulated experimental and theoretical investigations.In this review,the recent progress on the theoretical modeling of ECE in ferroelectric and antiferroelectric materials are introduced,which mainly focuses on the phase field modeling and first-principles based effective Hamiltonian method.We firstly provide the theoretical foundation and technique details for each method.Then a comprehensive review on the progress in the application of two methods and the strategies to tune the ECE are presented.Finally,we outline the practical procedure on the development of multi-scale computational method without experiemtal parameters for the screening of optimized electrocaloric materials. 展开更多
关键词 electrocaloric effect ferroelectric materials Phase field simulation Machine learning models First-principles based effective HAMILTONIAN MODELING
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铁电致冷材料及其应用 被引量:5
2
作者 肖定全 朱建国 +3 位作者 杨斌 钱正洪 张文 杜晓松 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 1994年第5期31-35,共5页
利用铁电材料的电热效应(即逆热释电效应)可以制作新型致冷器。近年的研究进展表明,铁电致冷有可能发展成为一种新型的室温致冷技术。本文扼要介绍了铁电致冷的基本原理、可行性,以及铁电致冷材料和相关技术的发展,并展望了铁电致... 利用铁电材料的电热效应(即逆热释电效应)可以制作新型致冷器。近年的研究进展表明,铁电致冷有可能发展成为一种新型的室温致冷技术。本文扼要介绍了铁电致冷的基本原理、可行性,以及铁电致冷材料和相关技术的发展,并展望了铁电致冷材料的发展前景。 展开更多
关键词 电热效应 铁电材料 致冷器
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铁电材料中的大电卡效应 被引量:10
3
作者 鲁圣国 唐新桂 +1 位作者 伍尚华 ZHANG Qi-Ming 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期6-12,共7页
电卡效应在实现高效率和小尺寸的固态制冷器件方面具有巨大的潜力。本文介绍了获得大电卡效应的热力学原理,评述了近年来电卡效应的实验表征工作,发展了一种直接测量电卡效应熵变或温度变化的方法。结果表明:驰豫型铁电体聚合物和一级... 电卡效应在实现高效率和小尺寸的固态制冷器件方面具有巨大的潜力。本文介绍了获得大电卡效应的热力学原理,评述了近年来电卡效应的实验表征工作,发展了一种直接测量电卡效应熵变或温度变化的方法。结果表明:驰豫型铁电体聚合物和一级相变聚合物材料表现出较大的电卡效应。综合最近在BaTiO3单晶和多层陶瓷电容器的工作,以及铁电制冷器件的尝试,电卡效应表现出诱人的应用前景。 展开更多
关键词 铁电材料 单晶 陶瓷 聚合物 电卡效应 制冷器件 综述
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显微结构对BaTiO_3陶瓷电热性能的影响 被引量:1
4
作者 白洋 丁凯 +1 位作者 张风帆 乔利杰 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2011年第6期972-975,共4页
该文研究了显微结构对BaTiO3陶瓷电热特性与击穿电场的影响。采用固相反应法制备BaTiO3粉体,经干压结合冷等静压工艺成型后,在不同温度下烧结成陶瓷样品。随烧结温度提高,陶瓷晶粒长大、结构更致密,由此导致极化强度与电热效应绝热变温... 该文研究了显微结构对BaTiO3陶瓷电热特性与击穿电场的影响。采用固相反应法制备BaTiO3粉体,经干压结合冷等静压工艺成型后,在不同温度下烧结成陶瓷样品。随烧结温度提高,陶瓷晶粒长大、结构更致密,由此导致极化强度与电热效应绝热变温明显提高,但击穿电场下降。等静压工艺可进一步提升瓷体致密度并促进晶粒长大,使电热效应提升。 展开更多
关键词 铁电微制冷器 钛酸钡 电热效应 击穿电场 显微结构
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面向高效固态制冷应用的铁电陶瓷材料 被引量:4
5
作者 白洋 李建厅 +6 位作者 秦士强 李俊杰 苏小坡 李中华 殷若伟 乔利杰 王雨 《现代技术陶瓷》 CAS 2018年第6期369-389,共21页
近10年来,基于电卡效应的铁电制冷技术成为铁电研究领域的新兴热点之一。电卡效应指通过施加或移去电场使铁电体等电介质材料产生绝热温变或等温熵变的物理现象。铁电制冷由于具有能量效率高、器件结构简单、易于小型化、操控便捷、成... 近10年来,基于电卡效应的铁电制冷技术成为铁电研究领域的新兴热点之一。电卡效应指通过施加或移去电场使铁电体等电介质材料产生绝热温变或等温熵变的物理现象。铁电制冷由于具有能量效率高、器件结构简单、易于小型化、操控便捷、成本低廉、环境友好等诸多优点,被认为是一种有巨大发展潜力的新型高效固态制冷技术。本文首先简要介绍了电卡效应的研究背景,回顾了其发展历程,之后以提升电卡性能的两大关键因素(即热释电系数和击穿场强)为主线,介绍了近年来不同体系、不同类型铁电材料电卡效应的典型研究成果,最后对电卡制冷研究与应用的发展进行了总结与展望。 展开更多
关键词 铁电材料 电卡效应 固态制冷 相变
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新型MEMS微致冷器可行性研究
6
作者 李艳秋 刘少波 +1 位作者 刘梅冬 曾亦可 《微细加工技术》 2003年第4期51-56,共6页
MEMS的高能量密度驱动和IC高度集成使MEMS器件产生较强的热效应,影响了MEMS器件的稳定性和寿命。传统的致冷器与待致冷器件是相对独立的器件,无法满足MEMS器件局部有效致冷和系统集成的要求。介绍了一种新型铁电薄/厚膜MEMS微致冷器的... MEMS的高能量密度驱动和IC高度集成使MEMS器件产生较强的热效应,影响了MEMS器件的稳定性和寿命。传统的致冷器与待致冷器件是相对独立的器件,无法满足MEMS器件局部有效致冷和系统集成的要求。介绍了一种新型铁电薄/厚膜MEMS微致冷器的原理和设计,探讨其作为MEMS致冷器的可行性,该致冷器可以在较大工作温度范围内,对基于IC硅工艺的MEMS器件和普通IC芯片进行致冷。 展开更多
关键词 MEMS 微型致冷器 铁电薄膜 电热效应 Seeback效应
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电卡制冷材料与系统发展现状与展望 被引量:5
7
作者 李子超 施骏业 +1 位作者 陈江平 钱小石 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-13,共13页
电卡制冷循环基于巨电卡效应,利用电介质极化/退极化过程中的可逆焓变实现热力学循环。电卡制冷循环使用固态工质,环境友好、能量转化效率高。固态工质直接由电能驱动,结构简单,在微系统制冷领域拥有潜在技术优势。近十年来,国际上多个... 电卡制冷循环基于巨电卡效应,利用电介质极化/退极化过程中的可逆焓变实现热力学循环。电卡制冷循环使用固态工质,环境友好、能量转化效率高。固态工质直接由电能驱动,结构简单,在微系统制冷领域拥有潜在技术优势。近十年来,国际上多个研究机构在铁电陶瓷、单晶、高分子、液晶等凝聚态材料中陆续观测到巨电卡效应;电卡制冷热力学循环研究亦均取得进展。本文从电卡效应的热力学原理、工质材料、制冷系统的仿真与验证三个方面综述电卡制冷技术的研究现状和发展方向。目前,电卡工质温变极限可达40~50 K,循环不可逆损失小于10%;理论热力学完善度可达40%~60%;实际系统零负载温宽达14 K。电卡制冷技术未来的发展需要在凝聚态相变理论、新材料合成、工质集成工艺、固态界面传热/传质、固态热力学循环等跨学科研究领域实现协同突破,从而发挥其在微制冷系统领域的技术潜力。在未来电卡制冷有望为我国芯片冷却、动力电池热管理等关键技术的发展提供高效、紧凑的热管理解决方案。 展开更多
关键词 电卡效应 固态制冷技术 铁电与弛豫铁电体 电介质 热管理技术
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铁电材料的电热效应及其研究进展 被引量:1
8
作者 王歆钰 镇思琦 +1 位作者 董正超 仲崇贵 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第19期13-18,27,共7页
近年来基于电热效应的绝热退极化制冷技术以环保、高效、可靠等特性受到了国内外的广泛关注。介绍了铁电材料的电热制冷机制,系统概括了不同类型和结构的铁电材料的电热效应方面的国内外研究进展,分析了存在的主要问题以及可能的解决方... 近年来基于电热效应的绝热退极化制冷技术以环保、高效、可靠等特性受到了国内外的广泛关注。介绍了铁电材料的电热制冷机制,系统概括了不同类型和结构的铁电材料的电热效应方面的国内外研究进展,分析了存在的主要问题以及可能的解决方法,并对铁电材料在制冷方面的实际应用进行了展望。 展开更多
关键词 铁电材料 电热效应 绝热温变 绝热退极化制冷
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铁电材料在电热制冷中的应用进展
9
作者 胡先鹤 赵一洁 孟祥睿 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1456-1460,共5页
简要综述了国内外铁电材料的研究现状,重点讨论了陶瓷材料、薄膜材料和高分子聚合材料在电热制冷中的应用现状。阐述了各种材料的发展现状及研究方向。对迄今为止国内外制作的一系列电热制冷原型机进行了一定的总结。
关键词 电热制冷 铁电材料 高效制冷技术
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Landau-Devonshire理论探究不同类型铁电材料的电卡效应 被引量:1
10
作者 高荣贞 王静 +1 位作者 王俊升 黄厚兵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第21期322-331,共10页
近年来,低成本、高效、环保的电卡效应制冷材料得到了广泛研究,其中包括无机钙钛矿、有机钙钛矿、有机聚合物、分子铁电材料和二维铁电材料等.这些不同铁电材料的相变类型和电卡性能各异,而造成其差异的物理起源尚不明确.本文选择传统... 近年来,低成本、高效、环保的电卡效应制冷材料得到了广泛研究,其中包括无机钙钛矿、有机钙钛矿、有机聚合物、分子铁电材料和二维铁电材料等.这些不同铁电材料的相变类型和电卡性能各异,而造成其差异的物理起源尚不明确.本文选择传统无机钙钛矿BaTiO3,PbTiO3和BiFeO3,有机钙钛矿[MDABCO](NH4)I3,有机聚合物P(VDF-TrFE),分子铁电体ImClO4和二维铁电体CuInP2S6这七种材料,利用Landau-Devonshire理论,研究并对比了其温变、熵变和电卡强度.通过分析自由能与极化之间的关系发现,在相变点附近,铁电材料的自由能势垒高度随温度的变化率越大,造成的极化随温度的变化率越高,而材料的电卡性能也越优异.本文揭示了不同类型铁电材料电卡性能差异的物理起源,为进一步开发具有高电卡性能的铁电材料提供理论指导. 展开更多
关键词 电卡效应 铁电材料 热力学计算 Landau-Devonshire理论
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