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新突破!福建物构所开发新型反铁电分子材料 拥有优良电卡效应和制冷效率

2021-01-27 17:43 前瞻网   

反铁电材料以相邻偶极子的反平行排列为特点,基于其电热效应(electrocaloric effects,EC),在固体制冷领域有着广阔的应用前景。尽管无机氧化物和一些有机软聚合物取得了很大的进展,但它们的导电效应是在相当高的电场下实现的,导致导电强度过低,难以实际应用。目前,开发具有强电导率的软反铁电体是一个挑战。

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”研究员罗军华团队创新结构设计思路,将偶极基元的离子位移与原子无序两种机制相结合,构筑了一例具有优良电卡效应的反铁电分子材料。

新突破!福建物构所开发新型反铁电分子材料 拥有优良电卡效应和制冷效率

研究发现,化合物在室温附近发生了铁电相-反铁电相-顺电相的连续转变,变温晶体结构、非线性光学和电学性能等实验结果证实了该过程。特别在相变点附近,材料表现出优良的电卡效应和制冷效率,单位电场导致的绝热温变(ΔT/ΔE)高达~15.4 K·m/MV,能够与经典氧化物相媲美,揭示了反铁电分子材料在固态制冷领域的潜在应用价值。

此外,不同于传统材料电卡效应的起源,该分子反铁电体内偶极基元的离子位移和原子无序相互协同的作用机制,为后续设计合成反铁电分子材料提供了新的研究思路。

论文摘要中表示,这种在近室温下达到电热效应强度的发现,在混合钙钛矿家族中是前所未有的,这为探索高效制冷设备的新型软反铁电体提供了启示。

日前,相关研究成果发表在《美国化学会志》上,题为“Soft Perovskite-Type Antiferroelectric with Giant Electrocaloric Strength near Room Temperature”。

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责任编辑: 4114RWL

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