Электрокалорический эффект представляет собой явление , в котором материал показывает обратимое изменение температуры при приложении электрического поля. Часто считается, что это физическая инверсия пироэлектрического эффекта . Его не следует путать с термоэлектрическим эффектом (в частности, эффектом Пельтье ), при котором разница температур возникает, когда ток проходит через электрический переход с двумя разнородными проводниками.
Механизм, лежащий в основе эффекта, полностью не установлен; в частности, разные учебники дают противоречивые объяснения. [1] Однако, как и при любом изолированном (адиабатическом) изменении температуры, эффект возникает из-за повышения или понижения напряжения энтропии системы. [2] ( 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 приложенном потенциале 750 вольт . [1]
В марте 2006 года в журнале Science было сообщено, что тонкие пленки материала PZT (смесь свинца , титана , кислорода и циркония ) показали самый сильный электрокалорический отклик, о котором когда-либо сообщалось, при охлаждении материалов на целых ~ 12 К ( 12 ° C) для изменения 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]
Эти новые, более широкие отклики могут быть более вероятными для практического применения, например, для охлаждения компьютеров или аккумуляторов. [4]
Рекомендации
- ^ a b 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 : 2006Sci ... 311.1270M . DOI : 10.1126 / science.1123811 . PMID 16513978 .
- ^ См. Рейф
- ^ Neese, B .; Чу, Б .; Лу, С. -Г .; Wang, Y .; Furman, E .; Чжан, QM (2008). «Большой электрокалорический эффект в сегнетоэлектрических полимерах вблизи комнатной температуры». Наука . 321 (5890): 821–823. Bibcode : 2008Sci ... 321..821N . DOI : 10.1126 / science.1159655 . PMID 18687960 ., альтернативная веб-ссылка .
- ^ Фэрли, Питер (14 сентября 2017 г.). «Твердотельный холодильник в кармане» . IEEE Spectrum . Проверено 15 сентября 2017 года .
дальнейшее чтение
- Скотт, Дж. Ф. (2011). «Электрокалорийные материалы». Ежегодный обзор исследований материалов . 41 : 229–240. Bibcode : 2011AnRMS..41..229S . DOI : 10,1146 / annurev-matsci-062910-100341 .