實驗名稱：電卡制冷器件極化測試

研究方向：近年來，溫室效應(yīng)所造成的全球變暖極端氣候正逐步威脅著地球生態(tài)和人類生活，也迫使傳統(tǒng)制冷行業(yè)開始探索新的制冷技術(shù)。基于電卡效應(yīng)的固態(tài)制冷技術(shù)作為一種清潔、高效、驅(qū)動方式簡單的新型制冷技術(shù)，有望替代傳統(tǒng)蒸氣壓縮式制冷，并應(yīng)用于電子元件散熱領(lǐng)域。與此同時，在微電子領(lǐng)域，隨著科技水平的不斷進(jìn)步，用戶對電子設(shè)備的微型化、復(fù)雜化和輕量化要求逐漸提高，使得芯片上電子元件的尺寸越來越小而集成度越來越高。。磁熱制冷、電卡制冷、彈熱制冷、壓熱制冷技術(shù)均可被歸納為基于固態(tài)熱效應(yīng)(caloriceffect)的制冷技術(shù)，即通過外部場強（磁場、電場、應(yīng)力場）的變化驅(qū)動固態(tài)熱材料(caloricmaterial)產(chǎn)生吸熱和放熱的效果，在四種固態(tài)熱效應(yīng)制冷技術(shù)中，電卡制冷技術(shù)的核心在于電卡效應(yīng)(ElectrocaloricEffect,ECE)，即在施加或撤去電場時,極化材料中偶極子的方向在有序與無序之間變換,引起材料的熵變化,由于施加或撤去電場的時間極短,材料存在可逆絕熱溫變值ΔTad或等溫熵變值ΔSiso。電卡制冷一般將絕緣性良好的鐵電材料作為介質(zhì)，與內(nèi)電極交替堆疊，形成多層電容型電卡元件。其中，鐵電材料的能量可逆性高、驅(qū)動電卡元件的電能也可得到高效回收和重復(fù)利用，且目前開發(fā)出的電卡制冷材料大多都具有較為成熟的批量生產(chǎn)工藝。因此，憑借清潔、高效、無污染、易小型化、可集成度高、驅(qū)動方式簡單、不涉及二次能量轉(zhuǎn)化等特點，電卡制冷被認(rèn)為是一種最有潛力替代蒸氣壓縮式制冷的新型固態(tài)制冷技術(shù)。電卡制冷技術(shù)的工作原理與磁熱制冷技術(shù)相似，共包含兩個絕熱過程和兩個恒定電場傳熱過程，電卡制冷循環(huán)第一步絕熱極化，對電卡材料施加電場E，材料中的電偶極子重新排列，由無序態(tài)變?yōu)橛行驊B(tài)，材料熵減小，溫度升高；第二步，對外散熱，保持電場恒定不變，將電卡材料產(chǎn)生的熱量傳遞至散熱器，進(jìn)而向外界散熱，溫度逐漸降低；第三步，絕熱去極化，撤去電場E時，其電偶極子由有序態(tài)回歸到混亂無序態(tài)，材料熵增大，溫度進(jìn)一步降低；第四步，從熱源吸熱，保持無電場的狀態(tài)，電卡材料從熱源吸熱，溫度逐步回升至初始狀態(tài)。通過交替施加和撤去外部電場，循環(huán)誘導(dǎo)電卡材料發(fā)生極化過程和去極化過程，再結(jié)合電卡材料與熱源和熱匯之間的交替?zhèn)鳠徇^程，就構(gòu)成了一個完整的電卡制冷循環(huán)。

實驗?zāi)康模?/strong>驅(qū)動電卡材料研究電卡材料在不同極化電壓作用下元件表面產(chǎn)生的最大電卡效應(yīng)溫升值為后續(xù)實驗做鋪墊