電卡制冷材料與系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

     電卡制冷循環(huán)基于巨電卡效應,利用電介質(zhì)極化/退極化過程中的可逆焓變實現(xiàn)熱力學循環(huán).電卡制冷循環(huán)使用固態(tài)工質(zhì),環(huán)境友好,能量轉(zhuǎn)化效率高.固態(tài)工質(zhì)直接由電能驅(qū)動,結(jié)構(gòu)簡單,在微系統(tǒng)制冷領(lǐng)域擁有潛在技術(shù)優(yōu)勢.近十年來,上多個研究機構(gòu)在鐵電陶瓷,單晶,高分子,液晶等凝聚態(tài)材料中陸續(xù)觀測到巨電卡效應;電卡制冷熱力學循環(huán)研究亦均取得進展.本文從電卡效應的熱力學原理,工質(zhì)材料,制冷系統(tǒng)的仿真與驗證三個方面綜述電卡制冷技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向.目前,電卡工質(zhì)溫變極限可達40～50 K,循環(huán)不可逆損失小于10%;理論熱力學完善度可達40%～60%;實際系統(tǒng)零負載溫寬達14 K.電卡制冷技術(shù)未來的發(fā)展需要在凝聚態(tài)相變理論,新材料合成,工質(zhì)集成工藝,固態(tài)界面?zhèn)鳠?傳質(zhì),固態(tài)熱力學循環(huán)等跨學科研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)協(xié)同突破,從而發(fā)揮其在微制冷系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)潛力.在未來電卡制冷有望為我國芯片冷卻,動力電池熱管理等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展提供高效,緊湊的熱管理解決方案.

EMC-150型電卡效應測試系統(tǒng)是新一代的電卡測試儀，目前是在各個高校和研究所廣泛使用。