研究透视:UCLA裴启兵团队电卡制冷-热泵-铁电聚合物 | Science

文摘   2024-11-01 05:35   北京  
电卡Electrocaloric (EC) 制冷,为高效和紧凑的固态热泵,提供了一种很有前景的方法。然而,目前已报道的电卡EC制冷器,具有复杂的结构和有限的冷却温升。

今日,美国 加利福尼亚大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)Hanxiang Wu,Yuan Zhu,Wenzhong Yan,裴启兵Qibing Pei等,在Science上发文,报道了一种自再生式热泵self-regenerative heat pump,该热泵使用了电卡EC聚合物薄膜叠层的级联,具有响应于电场的电致伸缩驱动,以实现有效的热传递,从而消除了对额外的传输或再生机制的需要。

自再生式热泵SRHP,可在30秒内冷却至8.8开尔文环境温度以下,并提供每克1.52瓦的最大比冷却功率。自再生式热泵SRHP的温升为14.2开尔文。这些结果强调了紧凑型固态冷却机制的潜力,以满足日益增长的局部热管理需求。

A self-regenerative heat pump based on a dual-functional relaxor ferroelectric polymer.

基于双功能弛豫铁电聚合物的自再生式热泵。


图1. 自再生式热泵self-regenerative heat pump,SRHP的体系结构和运行机制。

图2: 电卡Electrocaloric,EC效应和电致伸缩的单元装置工作机制。

图3: 自再生式热泵SRHP的冷却温度T和热通量测量。

图4: 确定自再生式热泵SRHP的最佳运行参数。

电卡材料Electrocaloric materials,可通过电场触发相变,以泵送热量。然而,设计保持较大温差的器件极具有挑战性。

该项研究设计了一种基于铁电聚合物层的热泵,这种聚合物层在电场作用时,也会改变形状。几个聚合物薄膜叠层的级联cascade,提供了有效的热传递,达到14K温差。这种制冷的实现,可用于不需要增加系统复杂性的流体或其他策略的情况。

文献链接

Hanxiang Wu et al. , A self-regenerative heat pump based on a dual-functional relaxor ferroelectric polymer. Science 386, 546-551 (2024).

DOI:10.1126/science.adr2268

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr2268

本文译自Science。

来源:今日新材料

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