一种寻找高性能新型电制冷材料的方法

摘要

一种寻找高性能新型电制冷材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，确定铁电材料的介电温谱，寻找到介电异常温区；第二步，根据介电温谱寻找能量特殊转化的特征区域；第三步，根据能量特殊转化的特征区域找出带有该介电材料变温电滞回线或者制备该铁电材料样品测试变温电滞回线；第四步，根据材料的变温电滞回线计算出绝热温变来确定材料的电卡性能。本发明通过利用介电温谱能量变化异常温区；无需制备或者只需少量制备样品就能寻找高电制冷性能材料成为可能。极大的缩短了研发新材料的周期，同时节约了研发新材料的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及铁电制冷技术走向实际应用的关键材料-高性能电制冷材料制备技术领域，具体为一种寻找高性能新型电制冷材料的方法。

背景技术

21世纪初期，英国剑桥大学Mischenko和美国宾州州立大学的章启明课题组等人分别在PbZr0.95Ti0.05O3薄膜和聚偏氟乙烯(PVDF)基铁电聚合物薄膜中获得了巨电卡效应，其绝热温差可达ΔTmax＝12K，铁电材料的电卡效应研究才逐渐成为热潮。目前仍然缺乏性能优良且可大规模制造的铁电制冷材料是限制铁电制冷设备实际应用的关键问题。如果能发明一种无需制备或者只需少量制备样品就能寻找到高电卡性能的材料就能够极大的缩短研发新材料的周期，节约研发新材料的成本。从而推动电制冷元器件向着大规模生产和集成化方向发展。

发明内容

针对缺乏性能优良且可大规模制造的铁电制冷材料，本发明提供了一种新型的铁电制冷材料的寻找方法，该方法利用现有弛豫铁电体的介电温谱，寻找出介电温谱特殊能量转化的特征区域，再根据铁电回线计算出电卡效应；最后通过直接测试来确定材料的电卡性能。该方法缩短了生产周期，减少了研发成本，是值得实际生产应用推广的一种方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种寻找高性能新型电制冷材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，确定铁电材料的介电温谱，寻找到介电异常温区；

第二步，根据介电温谱寻找能量特殊转化的特征区域；

第三步，根据能量特殊转化的特征区域找出带有该铁电材料变温电滞回线或者制备该铁电材料样品测试变温电滞回线；

第四步，根据材料的变温电滞回线，利用绝热温变公式

计算出绝热温变来确定材料的电卡性能。

进一步的，所述铁电材料样品测试变温电滞回线通过固相烧结法制备出，并对其进行测试。

进一步的，所述固相烧结法的烧结时长不小于2小时。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过利用介电温谱能量变化异常温区；无需制备或者只需少量制备样品就能寻找高电制冷性能材料成为可能。极大的缩短了研发新材料的周期，同时节约了研发新材料的成本。

附图说明

图1为本发明方法实现的流程示意图。

图2为本发明实施例介电温谱图。

图3为本发明变温电滞回线图。

图4为本发明绝热温变图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照附图对本发明进行更加全面的描述。本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例。相反的，提供实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

实施例：Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3(BNT-BT)基材料中高电卡性能材料的寻找。

在BNT-BT基材料中寻找介电温谱的异常温区。首先，查找文献和前期科研基础寻找介电温谱的能量变化异常区域，经过查找发现0.96BNT-0.04BT材料在160℃左右具有异常的能量变化介电常数由2000增加到8000，介电温谱如附图2所示。

利用传统固相烧结法制备出0.96BNT-0.04BT陶瓷材料；对其进行变温电滞回线测试，通过观察可以发现剩余极化值也存在极大的变化，变温电滞回线如附图3所示。

利用绝热温变公式：

计算材料的绝热温变，可以看到在160℃左右材料的绝热温变值达到最大值，大约2.5K左右，绝热温变计算值如附图4所示。

在上述实施例中可以实现全部功能，或根据需要实现部分功能。

另外需要说明的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。