保持凉爽的好方法电热效应
尽管冷却技术是必要的，但我们仍在使用过时的技术，该技术可以被认为是导致全球变暖和温室气体排放的重要因素。目前，基于蒸汽压缩循环的冷却(VCC)是空调和制冷可靠冷却的标准，但通过改用电热冷却(EC)，研究人员希望创建一种更环保、可扩展且无压缩机的冷却方法造福企业、家庭和环境。
研究人员于 6 月 29 日在iEnergy 上发表了他们的研究成果。该研究强调了电热效应 (ECE) 以及它如何产生一种更清洁、高效的冷却方式，而不会像标准 VCC 工艺那样向大气中排放所有有害的温室气体。
ECE 可以解释为当介电材料暴露于外加电场的受控变化时，介电材料发生可逆变化。本研究中使用的介电材料(例如陶瓷)导电性差，但支持静电场，静电场是改变场的极化或电荷以引起所需冷却结果的催化剂。这种变化的可逆性质允许热量分布和冷却的发生。
为了获得较大的 ECE，熵的变化也需要足够大。熵可以量化为热能，可以通过将其转化为机械功来利用。这就是铁电材料变得有利使用的地方。为了获得高效率的产品，可以实现静电场最大变化的所需“操作窗口”正好位于铁电-顺电相变之上。本质上，这个过渡阶段由两个相反的“带电”极化场组成，产生所需的熵或无序的巨大变化。
该研究的第一作者和研究员 QM Zhang 表示：“这些 EC 材料和器件研究揭示了铁电材料在低电场下产生巨型 ECE 以及实现高性能 EC 冷却器件的前景。”
简单地说，所使用的EC材料被加热到超过散热器的温度，当两种材料接触时，达到温度平衡;这是通过将能量放入物体周围的场而不是物体本身来实现的。通过使用铁电材料，可以在相对较低的电场下看到较大的 ECE，从而实现无压缩机系统，从而使冷却设备具有更大的可扩展性，以满足家庭和企业的需求。
“电热冷却作为 VCC 冷却的替代方案很有吸引力。EC 冷却对环境无害、无需压缩机、高度可扩展，并且有潜力实现比 VCC 冷却更高的效率。”张说。
虽然 EC 冷却作为一种实用的冷却方式仍在开发和研究中，但 EC 冷却器上可以完成的大部分工作是开发无铅材料，因为目前性能最好的 EC 陶瓷是铅基陶瓷。铅基铁电体在较短的时间内产生较高的冷却量，但铅是一种有物质，通常其使用不会受到公众的欢迎。
另一个目标是提高 EC 冷却器的导热率。由于使用铅并不是最佳选择，因此理想情况下，铁电元件的性能应该得到改善，以减少热损失并提高工作功率。实现这些目标并开发可用于商业和住宅区的 EC 冷却器可能有助于全球减少温室气体排放和推进清洁冷却技术的努力。
宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系和材料研究所的陈鑫、宾夕法尼亚州立大学材料研究所和电气工程系的朱文一和张QM为这项研究做出了贡献。
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！