基于电卡效应的原型致冷器基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51872202
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The electrocaloric effect is the change in entropy of a dielectric material due to the electric-eld induced change in the degree of ordered state, accompanied with the temperature change of material due to the releasing or absorbing of heat. That is to say, with the applied electric-field, the entropy will increase due to the increasing of degree of ordered state, accompanied with the increasing of temperature due to the releasing of heat. Removing the applied electric-field, the entropy will decrease due to the decreasing of degree of ordered state, accompanied with the decreasing of temperature due to the absorbing of heat. Based on the new physical effect, ferroelectric refrigeration or solid-state refrigeration will be developed for the new cooling technology, which is more efcient and environmentally friendly compared to the conventional vapor compression cycle approach, and have the great promise for cooling, such as the heat dissipation of CPU. In this research, we focus the fundamental research of cooling device based electrocaloric effect. The electrocaloric effect of PZT based ferrolectric and antiferroelectric materials will be systematically investigated firstly, and different factors on improving electrocaloric effect will be considered and optimized. The composition with the large ECE will be obtained at room temperature. In order to increasing the breakdown field strength and heat capacity, the fabrication of samples with thick film and multi-layer technology will be developed for cooling device. Based on the multi-functional effects, including the electrocaloric and inverse piezoelectric effects, a prototype device with carnot cycle for cooling will be designed, developed and evaluated. The optimization of composition, preparation of sample with multi-layer and design of device with carnot cycle will be involved in the research of cooling prototype device based on electrocaloric effect, and the key technology will be revealed.
电卡效应指的是电介质材料在电场作用下,其材料内部有序度变化所导致的熵变,以及相应的吸放热在材料温度上的反映,即电介质材料在绝热条件下,加电场极化、有序度增加、熵减少,放热和升温;而去电场退极化、有序度减小、熵增加,吸热和降温。基于这种新物理效应可发展新的致冷技术及器件-铁电致冷器(固态致冷器),在解决微电子产品的致冷需求,如CPU散热等领域具有广泛应用前景。本项目拟在此方面开展基础研究,通过对PZT基铁电-反铁电材料电卡效应的研究,分析电场诱导下的结构相变及各种因素对电卡效应的影响,获得室温时具有实际应用价值的材料组份;采用厚膜叠层工艺制备多层结构样品,增大材料的击穿场强和热容量;利用铁电材料的多功能性,特别是电致应变,通过结构设计研究可形成卡诺循环的微型制冷器原型器件,并对致冷效果进行评价和优化。项目围绕着电卡效应机理、材料组分优化、厚膜多层试样、原型致冷器件设计等关键技术开展基础研究。

结项摘要

本课题首先围绕着不同铁电材料体系的组份、制备、工艺和性能之间的相互关系开展研究,进而实现电卡效应的调控和优化,同时开展了基于电卡效应原型器件的基础研究,取得了以下几方面成果:对不同铁电体材料的组份和结构性能的关系进行了详细研究,包括不同制备工艺和条件、掺杂、温度、电场等条件的变化对铁电-反铁电结构和性能、场诱相变临界参数、介电和极化强度响应的影响。通过对不同铁电材料体系性能的详细研究和细致分析,获得了大量有价值的实验数据和结果;在铁电陶瓷多层同质膜和异质膜方面开展了制备研究和性能测试。基于电卡效应原型致冷器件的设计思路,模拟和优化研究,对比不同的热量输运模式,提出了不同的器件设计构思,同时开展了基于压电效应和电卡效应相互融合的模拟分析,认为通过压电效应驱动来输运热量,是可以实现致冷的,即冷端温度不断降低、热端温度不断升高,热量通过压电效应做功,实现了热量从冷端到热端的输运。选择了现有的MLCC电容器作为核心元件开展电卡原型致冷器件的探索,通过电卡致冷和机械做功,通过Brayton循环将热量从冷端输运到热端,实现了冷端温度的降低,大致为0.6K左右,实现了电卡原型致冷器件设计和验证的目的。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Achieving high energy efficiency and energy density in PbHfO3-based antiferroelectric ceramics
在 PbHfO3 基反铁电陶瓷中实现高能量效率和能量密度
  • DOI:
    10.1039/d0tc04617e
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Chao Wenna;Yang Tongqing;Li Yongxiang
  • 通讯作者:
    Li Yongxiang
Phase transition behavior of Pb(Hf, Sn, Ti, Nb)O-3 ceramics at morphotropic phase boundary
Pb(Hf,Sn,Ti,Nb)O-3陶瓷在同形相界的相变行为
  • DOI:
    10.1111/jace.16863
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chao Wenna;Wei Jing;Yang Tongqing;Li Yongxiang
  • 通讯作者:
    Li Yongxiang
Analysis on discharge behavior of antiferroelectric ceramics for pulse capacitors
脉冲电容器用反铁电陶瓷放电行为分析
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2021.08.116
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Gao Jinggang;Yang Tongqing
  • 通讯作者:
    Yang Tongqing
High-Performance PbZrO3-based Antiferroelectric Multilayer Capacitors Based on Multiple Enhancement Strategy
基于多重增强策略的高性能PbZrO3基反铁电多层电容器
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2022.136729
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Xiaohui Liu;Jianye Zhu;Yong Li;Tongqing Yang;Xihong Hao;Weiping Gong
  • 通讯作者:
    Weiping Gong
Tailoring switching field of phase transition for enhancing energy-storage density of PLZST antiferroelectric thick films
定制相变切换场以提高 PLZST 反铁电厚膜的储能密度
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2020.158559
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu Shaopeng;Liu Yucheng;Yang Tongqing
  • 通讯作者:
    Yang Tongqing

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

圆盘式压电能量收集器的制备与测试
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子科技大学学报/Journal of the University of Electronic Science and Technology of China
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨同青;陈旭睿;姚熹;王维
  • 通讯作者:
    王维
电卡效应的研究与进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子科技大学学报/Journal of the University of Electronic Science and Technology of China
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏坤;王瑾菲;杨同青;郑琼娜;陈旭睿;姚熹
  • 通讯作者:
    姚熹
铌酸钠无铅陶瓷的制备和性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚熹;杨同青;罗泳文
  • 通讯作者:
    罗泳文
低相变场细电滞回线(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨同青;姚熹;郑琼娜;魏坤
  • 通讯作者:
    魏坤

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

杨同青的其他基金

反铁电体的非线性介电响应及其介电可调性研究
  • 批准号:
    51472181
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于压电效应的能量收集及阵列研究
  • 批准号:
    51272178
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
反铁电体中的热释电效应和电卡效应研究
  • 批准号:
    10874130
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码