Elektrokalorický účinek - Electrocaloric effect

The elektrokalorický účinek je jev, při kterém materiál vykazuje reverzibilní změnu teploty pod aplikovaným elektrickým polem. Často se považuje za fyzickou inverzi k pyroelektrický jev. To by nemělo být zaměňováno s Termoelektrický jev (konkrétně Peltierův efekt ), ve kterém dochází k teplotnímu rozdílu, když je proud veden elektrickým spojem se dvěma odlišnými vodiči.

Základní mechanismus účinku není plně zaveden; zejména různé učebnice poskytují protichůdná vysvětlení.[1] Stejně jako u jakékoli jiné izolované (adiabatické) změny teploty však účinek vychází ze zvýšení nebo snížení napětí entropie systému.[2] (The magnetokalorický účinek je analogický, ale lépe známý a srozumitelný jev.)

Elektrokalorické materiály byly v 60. a 70. letech předmětem významného vědeckého zájmu, ale nebyly komerčně využívány, protože elektrokalorické účinky byly pro praktické aplikace nedostatečné, nejvyšší odezva byla 2,5 stupně Celsia při aplikovaném potenciálu 750 volty.[1]

V březnu 2006 to bylo uvedeno v časopise Věda tenké vrstvy materiálu PZT (směs Vést, titan, kyslík a zirkonium ) vykazovaly nejsilnější dosud známou elektrokalorickou odezvu, přičemž materiály se ochladily až o ~ 12 K (12 ° C) při změně elektrického pole 480 kV / cm při okolní teplotě 220 ° C (430 ° F) .[1] Struktura zařízení sestávala z tenkého filmu (PZT) nahoře na mnohem silnějším substrátu, ale hodnota 12 K představuje pouze chlazení tenkého filmu. Čisté chlazení takového zařízení by bylo nižší než 12 K kvůli tepelné kapacitě podkladu, ke kterému je připojeno.

Stejným způsobem se v roce 2008 ukázalo, že feroelektrický polymer může také dosáhnout 12 K chlazení, teploty místnosti.[3]

U těchto nových, větších odpovědí mohou být pravděpodobnější praktické aplikace, například v chlazení počítače nebo baterie.[4]

Další čtení

  • Scott, J. F. (2011). "Elektrokalorické materiály". Roční přehled materiálového výzkumu. 41: 229–240. Bibcode:2011AnRMS..41..229S. doi:10.1146 / annurev-matsci-062910-100341.

Reference

  1. ^ A b C A. S. Mischenko; et al. (Březen 2006). "Obrovský elektrokalorický účinek v tenkém filmu PbZr0,95Ti0,05O3". Věda. 311 (5765): 1270–1271. arXiv:cond-mat / 0511487. Bibcode:2006Sci ... 311.1270M. doi:10.1126 / science.1123811. PMID  16513978.
  2. ^ Viz Reif
  3. ^ Neese, B .; Chu, B .; Lu, S. -G .; Wang, Y .; Furman, E .; Zhang, Q. M. (2008). "Velký elektrokalorický účinek ve feroelektrických polymerech blízko teploty místnosti". Věda. 321 (5890): 821–823. Bibcode:2008Sci ... 321..821N. doi:10.1126 / science.1159655. PMID  18687960., alternativní webový odkaz.
  4. ^ Fairley, Peter (14. září 2017). „Polovodičová lednička v kapse“. IEEE Spectrum. Citováno 15. září 2017.