電卡制冷材料與系統發展現狀與展望

     電卡制冷循環基于巨電卡效應,利用電介質極化/退極化過程中的可逆焓變實現熱力學循環.電卡制冷循環使用固態工質,環境友好,能量轉化效率高.固態工質直接由電能驅動,結構簡單,在微系統制冷領域擁有潛在技術優勢.近十年來,上多個研究機構在鐵電陶瓷,單晶,高分子,液晶等凝聚態材料中陸續觀測到巨電卡效應;電卡制冷熱力學循環研究亦均取得進展.本文從電卡效應的熱力學原理,工質材料,制冷系統的仿真與驗證三個方面綜述電卡制冷技術的研究現狀和發展方向.目前,電卡工質溫變極限可達40～50 K,循環不可逆損失小于10%;理論熱力學完善度可達40%～60%;實際系統零負載溫寬達14 K.電卡制冷技術未來的發展需要在凝聚態相變理論,新材料合成,工質集成工藝,固態界面傳熱/傳質,固態熱力學循環等跨學科研究領域實現協同突破,從而發揮其在微制冷系統領域的技術潛力.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鍵技術的發展提供高效,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。