分子晶体铁电是很酷的

混合有机-无机晶体显示应用电场作用下有效的冷却特性,中国科学家的报告。这种新型electrocaloric材料可能标志着一个重要的步骤在发展绿色、高效的制冷。

目前,国内大部分和商业制冷是通过蒸发压缩循环周期,冷却液的反复压缩和扩展。在扩张阶段,液体蒸发,和能源需要打破分子之间的吸引力。这种能量来自于分子的热运动,导致温度下降。

但这些冷却剂液体长期以来对环境造成危害,寻找绿色的替代品。这包括寻找另一个可逆过程,类似于蒸发和凝结,通过它可以吸收和释放热能。机械热效应,例如,依赖于固体的变形,而在磁致热的冷却,一个材料交替磁化,使退磁。

Electrocaloric冷却是另一个有前途的方法,即电场分化和消除铁电材料。打破邻国之间的对齐的电偶极子在两极化的能源成本,因此温度下降。Electrocaloric设备冷却有一个紧凑的尺寸和重量轻为磁致热的无法访问或mechanocaloric设备,”说Guangzu张华中科技大学的(公司)。

直到现在,材料表现出显著electrocaloric效应已经分为两大类:无机铁电体铁电聚合物。但Ghangzu张先生和他的同事在公司和北京理工学院在高氯酸imidazolium (ImClO演示效果₄),混合分子铁电,这使得第一electrocaloric材料的一个新类。

更重要的是,这种新材料优于传统类,特别是显示一个非常大的electrocaloric甚至小电场的影响。这可以消除需要很高的操作电压和在家庭环境使electrocaloric冷却更可行。

现在有很多研究electrocaloric陶瓷和聚合物,但是分子铁电体并没有很好地开发,所以这是令人兴奋的看到一个全新的系统研究,”言论尼尔Mathur,英国剑桥大学的材料物理学家。

然而,由于进行直接测量的困难,研究人员依靠数学规则称为麦克斯韦关系来推断的大小的影响。尽管该领域的常用技术,它不是普遍接受。

这间接的方法使用双极磁滞回路的分化与大型铁电极化磁滞,会导致一个错误的结果,”说启明创投张electrocalorics专家在美国宾夕法尼亚州立大学。材料热力学可逆的麦克斯韦关系派生系统和流程,和不应该以这种方式使用。

Guangzu张认为可能有一个差异间接和直接测量,但强调,目前只有前者是可能的。没有仪器可以测试electrocaloric薄膜与基板的冷却效果,”他说。所以电影调查,间接测量已广泛应用。

另一个限制是,尽管ImClO₄显示了一个大型冷却效果的比例应用电强度,记录的绝对温度变化很小,多一点开尔文,限制了实际应用。“未来的关键问题是提高细分领域,实现更大的electrocaloric效果,“Mathur说。

这是一个很难回答的问题,在这方面,每个人都想知道答案,“Guangzu Zhang表示。他建议,更好地理解材料的微观结构之间的关系及其electrocaloric属性可能持有这一挑战的关键。