Electrocaloric multilayer cooling device concepts
电热多层冷却装置概念
基本信息
- 批准号:226684348
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2012
- 资助国家:德国
- 起止时间:2011-12-31 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Ferroic cooling exploits electric field-driven entropy changes near phase transitions in solid-state materials. It is considered an exceptionally energy-efficient and environmentally friendly cooling technology. Since electrical energy is ubiquitously available, in particular the electrocaloric (EC) cooling effect seems to have the highest potential for being used in future everyday devices.Theoretical studies in the first funding period have clearly shown that the material for EC cooling devices should make be of relaxor-type, that it should be composed stoichiometrically, dense and poreless to apply high electric field strengths and that it should be very thin. Relaxor thin films meet these requirements at the best.For that reason, we continue to study BaTiO3-based materials which are environmentally friendly lead-free materials allowing such high electric fields. In particular, (Ba,Sc,Ca)(Ti,Zr)O3:Mn and (Ba,Sc,Ca)(Ti,Sn)O3:Mn remain in the focus of our work because they show large EC activity in a broad temperature range. We adjust the composition of these thin films easily by multi-target sputtering where the power of each target is controlled separately. Furthermore, multi-target sputtering enables large-scale production on stiff and on flexible substrates as well as reel-to-reel deposition.In particular, the proposal for the second funding period focuses on material development and optimization, on fabrication and evaluation of multilayer stacks with embedded electrodes, on the concept of multilayer EC cooling devices and on the fabrication and evaluation of an EC cooling demonstrators.
铁冷却利用固态材料中相变附近的电场驱动熵变化。它被认为是一种非常节能和环保的冷却技术。由于电能无处不在,特别是电热(EC)冷却效果似乎具有在未来日常设备中使用的最大潜力。第一个资助期的理论研究清楚地表明,用于EC冷却设备的材料应该是弛豫型的,它应该按化学计量组成,致密且无孔以施加高电场强度,并且它应该非常薄。弛豫薄膜最能满足这些要求。因此,我们继续研究BaTiO3基材料,这是一种环境友好的无铅材料,可实现如此高的电场。特别是,(Ba,Sc,Ca)(Ti,Zr)O3:Mn和(Ba,Sc,Ca)(Ti,Sn)O3:Mn仍然是我们工作的重点,因为它们在宽的温度范围内显示出大的EC活性。我们通过多靶溅射很容易地调整这些薄膜的成分,其中每个靶的功率分别控制。此外,多靶溅射技术还可以在硬基片和柔性基片上进行大规模生产,还可以进行卷对卷沉积。第二个资助期的建议特别侧重于材料开发和优化、嵌入电极的多层叠层的制造和评估、多层EC冷却装置的概念以及EC冷却演示器的制造和评估。
项目成果
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