Электрокалорийный эффект - Electrocaloric effect

В электрокалорийный эффект представляет собой явление, при котором материал показывает обратимое изменение температуры под действием приложенного электрического поля. Часто считается, что это физическая инверсия пироэлектрический эффект. Не следует путать с Термоэлектрический эффект (в частности, Эффект Пельтье ), в котором разница температур возникает, когда ток пропускается через электрический переход с двумя разнородными проводниками.

Основной механизм эффекта полностью не установлен; в частности, разные учебники дают противоречивые объяснения.[1] Однако, как и при любом изолированном (адиабатическом) изменении температуры, эффект возникает в результате повышения или понижения напряжения. энтропия системы.[2] (The магнитокалорический эффект аналогичное, но более известное и понятное явление.)

Электрокалорические материалы были в центре внимания значительного научного интереса в 1960-х и 1970-х годах, но не использовались в коммерческих целях, поскольку электрокалорийные эффекты были недостаточны для практических применений, максимальная чувствительность составляла 2,5 градуса Цельсия при прикладываемом потенциале 750. вольт.[1]

В марте 2006 г. об этом сообщалось в журнале Наука что тонкие пленки материала PZT (смесь вести, титан, кислород и цирконий ) показал самый сильный электрокалорический отклик, о котором когда-либо сообщалось, при охлаждении материалов на ~ 12 К (12 ° C) при изменении электрического поля 480 кВ / см при температуре окружающей среды 220 ° C (430 ° F). .[1] Структура устройства состояла из тонкой пленки (PZT) поверх гораздо более толстой подложки, но цифра 12 К представляет собой охлаждение только тонкой пленки. Чистое охлаждение такого устройства будет ниже 12 К из-за теплоемкости подложки, к которой оно прикреплено.

Аналогичным образом, в 2008 году было показано, что сегнетоэлектрический полимер также может охладиться до 12 К, что ближе к комнатной температуре.[3]

С этими новыми, более широкими ответами практическое применение может быть более вероятным, например, в компьютерное охлаждение или батарейки.[4]

дальнейшее чтение

  • Скотт, Дж. Ф. (2011). «Электрокалорийные материалы». Ежегодный обзор исследований материалов. 41: 229–240. Bibcode:2011AnRMS..41..229S. Дои:10.1146 / annurev-matsci-062910-100341.

Рекомендации

  1. ^ а б c А.С. Мищенко; и другие. (Март 2006 г.). "Гигантский электрокалорический эффект в тонкой пленке PbZr0.95Ti0.05O3". Наука. 311 (5765): 1270–1271. arXiv:cond-mat / 0511487. Bibcode:2006Научный ... 311.1270M. Дои:10.1126 / science.1123811. PMID  16513978.
  2. ^ См. Рейф
  3. ^ Neese, B .; Чу, Б .; Lu, S. -G .; Wang, Y .; Furman, E .; Чжан, К. М. (2008). «Большой электрокалорический эффект в сегнетоэлектрических полимерах вблизи комнатной температуры». Наука. 321 (5890): 821–823. Bibcode:2008Научный ... 321..821N. Дои:10.1126 / science.1159655. PMID  18687960., альтернативная веб-ссылка.
  4. ^ Фэрли, Питер (14 сентября 2017 г.). «Твердотельный холодильник в вашем кармане». IEEE Spectrum. Получено 15 сентября 2017.