Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр өрісінде материалдың температурасының өзгеруі. Электрокалориялық эффект – материалға электр өрісі қолданғанда байқалатын қайтымды температура өзгерісінің құбылысы. Ол көбінесе пироэлектрлік эффектінің физикалық кері нұсқасы деп есептеледі.
Temperature change of a material under an electric field
The electrocaloric effect is a phenomenon in which a material shows a reversible temperature change under an applied electric field. It is often considered to be the physical inverse of the pyroelectric effect.
Механизм
Электрокалорикалық әсерді термоэлектрлік әсермен (әсіресе, Пельтье эффектісі) шатастырмау керек, онда екі түрлі металл қосылысынан ток өткен кезде температураның айырмашылығы туындайды. Бұл әсердің негізгі механизмі толыққанды түсіндірілмеген; әсіресе, әртүрлі оқулықтарда оны қарама-қайшы түрде түсіндіреді. (Магнит-калориялық әсер осыған ұқсас, бірақ көбірек танымал және жақсы түсінілген құбылыс.)
The electrocaloric effect should not be confused with the Thermoelectric effect (specifically, the Peltier effect), in which a temperature difference occurs when a current is driven through an electric junction with two dissimilar conductors. The underlying mechanism of the effect is not fully established; in particular, different textbooks give conflicting explanations. (The magnetocaloric effect is an analogous, but better known and understood, phenomenon.)
Зерттеу тарихы
Электрокалорикалық материалдар 1960 және 1970 жылдары ғылыми қызығушылықтың ошағы болды, бірақ электрокалорикалық эффектілер практикалық қолданулар үшін жеткіліксіз болғандықтан коммерциялық тұрғыдан пайдаланылмады, ең жоғары жауап 750 вольт кернеуде 2,5 градус Цельсийді құрады. Құрылғының құрылымы әлдеқайда қалың негіздің үстіне жабысқан жұқа пленкадан (PZT) тұрады, бірақ 12 K көрсеткіші тек жұқа пленканың салқындауын көрсетеді. Мұндай құрылғының жалғыз салқындауы 12 K-тан төмен болады, өйткені ол бекітілген негіздің жылу сыйымдылығына байланысты. Осыған ұқсас, 2008 жылы ферроэлектрлік полимердің де 12 K салқындатуға қол жеткізе алатыны көрсетілді, бұл PZT-ге қарағанда бөлме температурасына жақын (бірақ 70 °C-тан жоғары) болды. 2023 жылы Люксембург ғылым және технология институтының зерттеушілері 20 K температура айырмасын жасауға қабілетті құрылғыны жасады, технологияны басқа салқындату әдістерімен бәсекелесуге жақындату үшін одан әрі оңтайландыру мүмкіндігі бар. Осы жаңа, үлкен жауаптардың арқасында компьютерлерді немесе батареяларды салқындату сияқты практикалық қолдануларға қол жеткізу мүмкін болады. Сонымен қатар, электрокалорикалық эффектіні ұзақ мерзімде жоғары тиімділіктегі жылу сорғыларында қолдануға болады.
Electrocaloric materials were the focus of significant scientific interest in the 1960s and 1970s, but were not commercially exploited as the electrocaloric effects were insufficient for practical applications, the highest response being 2.5 degrees Celsius under an applied potential of 750 volts. The device structure consisted of a thin film (PZT) on top of a much thicker substrate, but the figure of 12 K represents the cooling of the thin film only. The net cooling of such a device would be lower than 12 K due to the heat capacity of the substrate to which it is attached. Along the same lines, in 2008, it was shown that a ferroelectric polymer can also achieve 12 K of cooling, nearer to room temperature (yet above 70 °C) than PZT. In 2023, researchers at the Luxembourg Institute of Science and Technology developed a device capable of creating a temperature difference of 20 K, with further optimizations possible to bring the technology closer to competing with other methods of cooling. With these new, larger responses, practical applications may be more likely, such as in computer cooling or batteries. In the long term the electrocaloric effect might moreover be used in high efficiency heat pumps.