连续相变电热陶瓷

低电场下巨电热效应

通过铁电-反铁电连续相变设计，在低电场下实现宽温域高效电热制冷。

Huang, Yunyao · Zhang, Leiyang · Pingji, Ge · Jing, Ruiyi · Wenjing, Shi · Chao, Li · Niu, Xiang · Shur, V. Y. · 张海波 · 鲁圣国 · 杨银堂 · Wang, Dawei · Ke, Xiaoqing Qin · 靳立

Advanced Powder Materials 2024

具体参数

绝热温变 ΔT

{'zh': '3.03', 'en': '3.03'} K

电热强度 ΔT/ΔE

{'zh': '0.08', 'en': '0.08'} K·cm·kV⁻¹

温度跨度 Tspan

{'zh': '31', 'en': '31'} °C

技术优势

低电场也能大温变

仅需 40 kV/cm 即可驱动铁电-反铁电相变，产生 3.03 K 绝热温变，电场强度不到传统铁电体的三分之一。

宽温域覆盖 31 °C

利用连续相变的扩散型特征，维持高电热响应超过 31 °C 温度窗口，适用于变工况制冷。

工艺简单可量产

采用固相烧结制备陶瓷片，无需复杂薄膜沉积或单晶生长，成本低、重复性好。

应用场景

• 固态制冷：替代压缩机制冷，无噪音、无制冷剂，直接利用电热效应泵热。
• 微纳致冷器：陶瓷片可直接集成到微芯片上，实现局部热点精准降温。
• 精密温控：通过电场精确调控温度，适用于激光器、红外探测器等精密控温场景。
• 可穿戴热管理：低电压驱动，可嵌入柔性基底，为智能服装或可穿戴设备提供主动降温。
• 电子器件冷却：为高功率电子器件提供紧凑、高效的固态散热方案，取代风扇和液冷。