铁电体中巨电卡效应的超快电场控制
材料科学
2018-02-07 v1
摘要
基于固态电卡效应（ECE）开发环保冷却技术的兴趣日益高涨。在此，我们指出，通过用适当设计的电场脉冲将固态晶体驱动至高温相，可以实现具有极快冷却速率（约 10^11 K/s）的负 ECE。具体而言，我们预测超快电场脉冲可在 PbTiO3 中引起高达 35 K 的负 ECE，时间尺度仅为几皮秒。我们通过阐明绝热不可逆过程中 ECE 的机制来获取并分析这些结果；除了用熵重新分配对 ECE 的传统解释外，我们简单地用内能重新分布的概念来描述 ECE。电场对铁电晶体做功并重新分配其内能。动能如何重新分配决定了温度变化，并强烈依赖于电场的时间分布。这一概念得到了我们对 PbTiO3 和 BaTiO3 的全原子分子动力学模拟的支持。基于对 ECE 的这一改进理解，我们提出了诱导巨 ECE 和负 ECE 的策略。这项工作为理解 ECE 提供了一个更普适的框架，并凸显了电场工程在可控设计快速高效冷却技术方面的机遇。
引用
@article{arxiv.1701.02019,
title = {Ultra-fast electric field control of giant electrocaloric effect in ferroelectrics},
author = {Yubo Qi and Shi Liu and Aaron M. Lindenberg and Andrew M. Rappe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.02019},
year = {2018}
}