萤石结构超离子材料中巨大力热效应的预测
材料科学
2016-05-20 v1
摘要
力热材料在绝热施加机械应力时会发生温度变化。迄今为止，仅铁电体和超弹性金属合金被视为可用于固态冷却应用的潜在力热化合物。本文中，我们展示了巨大的力热效应出现在迄今被忽视的快离子导体（FIC）中，这是一类多组分材料，在临界温度Ts以上，其组成离子物种的迁移率突然增加。利用第一性原理和分子动力学模拟，我们发现萤石结构FIC中的超离子转变（其特征是熵增量级为100 J/K*Kg）可通过流体静力、双轴或单轴应力进行外部调控。特别地，由于弗兰克尔对缺陷形成能的同时下降，通过施加中等拉伸应力可将Ts降低数百度。我们预测，两种典型的萤石结构FIC——CaF2和PbF2，在接近其临界点的绝热温度变化分别约为100 K和10 K。本工作主张FIC构成一类新的力热材料家族，在预期的固态制冷应用中展现出巨大前景。
引用
@article{arxiv.1601.03376,
title = {Prediction of giant mechanocaloric effects in fluorite-structured superionic materials},
author = {Claudio Cazorla and Daniel Errandonea},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.03376},
year = {2016}
}
备注
6 pages, 4 figures, submitted