同济大学翟继卫团队: 实现电卡效应与温度稳定性的协同优化

学术   2024-07-30 11:01   北京  

研究背景

制冷技术在人类生产生活的各个方面扮演着至关重要的作用,而传统气体压缩制冷机仍存在环境危害和能量转换效率低的问题,对下一代制冷器件的迫切需求促进了各种固态制冷技术的发展。

其中电卡制冷技术因环境友好、效率高和易于小型化等特点具有良好的实际应用前景。对于典型的伪一阶相变铁电体(如钛酸铋钠基材料),铁电-弛豫相变温度附近的电卡效应发生突增从而导致较差的温度稳定性,这限制了它的实际应用。

文章简介

近日,同济大学材料科学与工程学院翟继卫教授带领研究团队通过在层状钛酸铋钠基陶瓷中构建多阶段铁电-弛豫相变,实现了电卡效应和工作温区的协同优化。

该工作通过直接测量法表明,构建多阶段相变的策略在 66℃ 的温度区间内实现了大电卡效应 (T>1 K)。在 44℃ 和 67℃ 的温度区间内,制冷性能分别超过最大制冷性能的 90% 和 80%,表现出良好的温度稳定性。此外,陶瓷层之间介电常数的差异导致电场分布不均匀,其电卡效应随温度自适应地相互补偿,进一步增强了稳定性。这种新型设计策略和优化机制将指导具有宽工作温度区间的高性能电卡材料的发展。

该成果以“Broadening the operating temperature span of the electrocaloric effect in lead-free ceramics via creating multi-stage phase transitions”(《通过构建多阶段相变拓宽无铅陶瓷电卡效应的工作温区》)为题,发表在英国皇家化学会期刊 Journal of Materials Chemistry A 上,并入选为 hot article


论文信息

  • Broadening the operating temperature span of the electrocaloric effect in lead-free ceramics via creating multi-stage phase transitions

    Weikang Lin, Guohui Li, Jin Qian, Guanglong Ge, Simin Wang, Jinfeng Lin, Jimin Lin, Bo Shen * and Jiwei Zhai *翟继卫,同济大学)

    J. Mater. Chem. A, 2024, 12, 16438-16446
    https://doi.org/10.1039/D4TA02319F

期刊介绍

Materials with applications in energy & sustainability

rsc.li/materials-a

J. Mater. Chem. A

2-年影响因子*10.7
5-年影响因子*10.8
JCR 分区*Q1 能源与燃料
Q1 化学-物化
Q1 材料-多学科
CiteScore 分19.5
中位一审周期30 


Journal of Materials Chemistry ABC 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry ABC 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是,Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用,Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用,Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。

Editor-in-Chief

  • Anders Hagfeldt
    🇸🇪 乌普萨拉大学

Scientific editors

  • Sofia Calero
    🇳🇱 埃因霍芬理工大学

  • Serena Cussen
    🇮🇪 都柏林大学学院

  • Frank Osterloh
    🇺🇸 加州大学戴维斯分校

  • Xiaowei Zhan (占肖卫)
    🇨🇳 北京大学

Associate editors

  • Veronica Augustyn
    🇺🇸 北卡罗来纳州立大学

  • Viola Birss
    🇨🇦 卡尔加里大学

  • Ghim Wei Ho (何锦韦)
    🇸🇬 新加坡国立大学

  • Yun Jeong Hwang
    🇰🇷 首尔国立大学

  • Kisuk Kang
    🇰🇷 首尔国立大学

  • Subrata Kundu
    🇮🇳 中央电化学研究所(CSIR-CECRI)

  • Dan Li (李丹)
    🇨🇳 暨南大学

  • Yi-Chun Lu (卢怡君)
    🇨🇳🇭🇰 香港中文大学

  • Jennifer Rupp
    🇩🇪 慕尼黑工业大学

  • Miriam Unterlass
    🇩🇪 康斯坦茨大学

  • Lydia Helena Wong
    🇸🇬 南洋理工大学

  • Li-Zhu Wu (吴骊珠)
    🇨🇳 中科院理化所

  • Yusuke Yamauchi
    🇦🇺 昆士兰大学

  • Zhen Zhou (周震)
    🇨🇳 南开大学

* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
 CiteScore 2023 by Elsevier
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