近日，我院陳江平教授、錢小石副教授團(tuán)隊(duì)在國際能源研究型刊物Joule上發(fā)表題為“Electrocaloric Cooling Materials and Devices for Zero-Global-Warming-Potential, High-Efficiency Refrigeration”的綜述文章，總結(jié)電卡制冷技術(shù)十余年的發(fā)展并對未來的研究重點(diǎn)及方向進(jìn)行了展望。我院施駿業(yè)博士、碩士生韓東霖、李子超為共同第一作者，錢小石副教授為唯一通訊作者。論文為Joule該期封面文章。
為了解決全球氣候變暖問題，當(dāng)今科學(xué)界不斷努力開發(fā)節(jié)能減排技術(shù)。在所有的高能耗行業(yè)中，制冷空調(diào)行業(yè)消耗全社會總用電量的四分之一，同時由于常用制冷劑是著名的溫室氣體，國際社會制定了蒙特利爾協(xié)定基加利修正案，凍結(jié)HFC類制冷劑的使用。相對于開發(fā)新型制冷劑，電卡制冷技術(shù)（Electrocaloric Refrigeration）從熱力學(xué)循環(huán)上重新定義了制冷技術(shù)，是對現(xiàn)有替代方案的重要補(bǔ)充。電卡技術(shù)的制冷效果來源于變化電場中凝聚態(tài)材料的相變，得到吸熱/放熱的循環(huán)制冷效果。該技術(shù)的發(fā)展涉及機(jī)械、制冷工程、電子工程、材料工程、凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域，充滿挑戰(zhàn)性。
錢小石在文中對巨電卡效應(yīng)基礎(chǔ)理論，電卡材料表征方法，以及十余年來電卡制冷技術(shù)發(fā)展出的新材料、新物理效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)描述，并對電卡材料的當(dāng)量全球氣候變暖指數(shù)（TEWI）進(jìn)行了分析，結(jié)果表明電卡制冷技術(shù)TEWI值為常規(guī)蒸汽壓縮技術(shù)的5%，與同為固態(tài)制冷的半導(dǎo)體制冷相比，僅為其TEWI值的13~20%。文章還展望了電卡制冷這一全新制冷技術(shù)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，同時對電卡制冷器件設(shè)計(jì)及應(yīng)用場景進(jìn)行了描述。由于具有集成度高，易維護(hù)，體積大小可控等優(yōu)點(diǎn)，電卡芯片級冷卻系統(tǒng)可以應(yīng)用于高熱流密度的5G通訊基站/云服務(wù)器熱管理；航空級電卡制冷器可應(yīng)用于近空間高超音速飛行器熱防護(hù)；電卡單兵可穿戴微氣候系統(tǒng)可服務(wù)于南沙島礁上的官兵，烈日下的交警，高爐旁的工人，火場中的消防員等；醫(yī)療級電卡冷療儀可以應(yīng)用于人體局部精準(zhǔn)溫控治療；車載電卡制冷系統(tǒng)可用于新能源汽車電池/電機(jī)/電器及乘員艙高效集中熱管理系統(tǒng)等。
錢小石于2018年8月回國組建先進(jìn)材料與熱應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室（LAMTA），已作為通訊作者在Joule、Small等期刊發(fā)表研究成果。LAMTA致力于新型、智慧熱管理技術(shù)的前沿研究，關(guān)注工程熱物理、凝聚態(tài)物理、材料物理與化學(xué)等領(lǐng)域的學(xué)科交叉。
論文鏈接：DOI: https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.03.021
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