白癜风有治愈的吗 https://baike.baidu.com/item/%E9%A3%8E%E6%9D%A5%E4%BA%86%C2%B7%E5%B8%A6%E4%BD%A0%E8%B5%B0%E5%87%BA%E7%99%BD%E7%99%9C%E9%A3%8E%E9%98%B4%E9%9C%BE/20783753?fr=aladdin
代广周，路标，李丹丹，姚英邦，陶涛，梁波，鲁圣国(广东省智能材料和能量转化器件工程技术中心，广东省功能软凝聚态物质重点实验室，广东工业大学材料与能源学院，广州)
摘要：采用固相反应法制备了钛酸锶钡(Ba0.7Sr0.3TiO3)精细粉体，通过流延法制备出厚度约55μm的厚膜陶瓷。利用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了样品的物相组成和微观形貌。利用阻抗分析仪和铁电电滞回线测试仪测量了厚膜陶瓷样品的介电性能和铁电性能。根据Maxwell关系估算了电卡效应，并根据电滞回线计算了储能密度和储能效率。结果表明：钛酸锶钡(Ba0.7Sr0.3TiO3)厚膜在K(57℃)Curie温度附近、30MV/m电场下绝热温变达到3.43K，同时在30MV/m电场时储能密度达到1.43J/cm3，显示出良好的电卡性能和储能特性。
关键词：钛酸锶钡；厚膜陶瓷；电卡效应；储能性能
中图分类号：TQ文献标志码：A
文章编号：–()06––06网络出版时间：–03–15
收稿日期：–11–05。
修订日期：–12–26。
基金项目：
国家自然科学基金()；
国家自然科学基金-广东省联合基金(U)；
广东省自然科学基金重大基础研究培育项目(A)。
第一作者：代广周(—)，男，硕士研究生。
通信作者：鲁圣国(—)，男，博士，教授。
前言
制冷技术在日常生活、农业、食品工业、医疗医药等行业都有广泛的应用。传统的制冷方式主要利用气体压缩制冷技术，这种技术能量效率较低，且会排出有害气体，弱化臭氧层对紫外线过滤作用[1]，严重危害人类的健康。因此寻找新的制冷方式成为一项重要且迫切的任务。
近年来出现了一些新的制冷方式如热电制冷[2]、磁卡制冷[3]、电卡制冷[4]等。其中热电制冷的制冷效率比较低(≤10%)；磁卡制冷器件需要产生强大磁场的大型磁铁，体积较大，不利于在一些小尺寸制冷器件中使用；与这些方法相比，电卡效应制冷具有能量转换效率较高(60%)[5]、设计灵活、无环境污染等优点，在制冷领域具有较大的发展潜力。
电卡效应是在极性材料中因外电场的改变导致极化状态发生改变，从而产生的绝热温变或等温熵的变化[6–8]。对于极性材料，在绝热条件下系统的总熵不变，该熵包括偶极子的极化熵和晶格原子的振动熵。当对材料施加电场时，材料中的电偶极子排列会发生变化，从杂乱无章的无序状态趋向于有一定方向的有序状态，材料的电偶极子极化熵减小。由于系统的总熵不变，且电子的熵可以忽略不计，所以晶格振动熵增加，在绝热条件下多余的熵导致材料的温度上升。移去电场后，材料中的电偶极子从有一定方向的有序状态变为杂乱无章的无序状态，材料的电偶极子极化熵增加。由于系统的总熵不变，所以晶格振动熵变小，在绝热条件下熵的减小导致材料温度的降低。这就是电卡效应的制冷原理。
如果一种材料在一定的温度范围内具有自发极化强度，且其自发极化强度和方向在外加电场作用下发生变化，那么这类材料就被称为铁电材料[9]。由于电卡效应与极化强度的变化的平方成正比，因而具有强极性的铁电材料能产生较大的电卡效应[10–13]。铁电材料具有强极化特性，在外电场作用下偶极子翻转，引起体系有序度发生大的改变，有望产生大的电卡效应。近年来，随着对铁电材料体系研究的深入，在一些铁电体材料和薄膜材料中均观察到较大的电卡效应。年，Tuttle等在Pb0.98Nb0.02(Zr0.75Sn0.20Ti0.05)0.98O3陶瓷中施加3MV/m的电场，在℃获得2.5℃的温变[14]；年Chuk等在0.72(PbMg1/3Nb2/3O3)–0.28(PbTiO3)单晶中施加1.2MV/m的电场在℃获得2.7℃的温变[15]；年，Qian等在Ba(Zr0.2Ti0.8)O3陶瓷中施加14.5MV/m的电场在39℃获得4.5℃的温变[16]，这是铁电体材料迄今为止报道出的最高温变。与体材料相比，铁电薄膜中的电卡效应研究则进展较大：年，Mischenko等在Science上报道了PbZr0.95Ti0.05O3反铁电薄膜的巨电卡效应，其在℃、77.6MV/m的外电场下获得12℃的温变[17]；年鲁圣国等在Pb0.88La0.08Zr0.65Ti0.35O3薄膜中施加MV/m电场，在室温附近获得40℃的温变[18]；年Peng等在Pb0.8Ba0.2ZrO3薄膜中施加59.8MV/m的电场，在室温附近获得45.3℃的温变[19]
在众多铁电材料中，钛酸锶钡由于具有良好的铁电、介电性能，在动态随机存储器[20]、红外探测的介电福射热测量器[21–22]以及多层陶瓷电容器[23]等器件具有广泛的应用。电卡效应与热释电效应是一对可逆效应。由于钛酸锶钡具有良好的热释电效应，所以就应该具有较高的电卡效应，即在绝热条件下对钛酸锶钡铁电材料施加电场，然后移去电场，其温度就会降低。此外，通过改变锶和钡的比例，可以把钛酸锶钡陶瓷的相转变温度调节到室温附近。同时，钛酸锶钡陶瓷不含Pb等元素，有利于保护环境。因此，钛酸锶钡铁电材料有希望用来作为铁电制冷材料。另一方面钛酸锶钡在电气工程领域也得到了广泛的应用，具有良好的储能性能。对于钛酸锶钡陶瓷，由于其非线性极化强度-电场强度关系，储能密度U可以用下面的积分公式进行计算[24]：
U=∫EdP(1)
式中：E为电场；P为极化强度。由式(1)可知，高的介电击穿强度和大幅变化的极化强度是提高储能密度的2个关鍵因素。
由于电介质材料击穿电场与其厚度成指数反比关系[25–29]，故块体铁电材料的击穿场强比较低，一般当施加场强大于10MV/m时，就容易击穿，所以难以获得大的电卡效应和储能密度；相对于块体材料，薄膜材料具有更好的耐击穿能力，可施加较高的电场，产生较大的电卡效应，但是薄膜材料带有基片，制约了电卡器件的设计，且薄膜极小的厚度(≤2μm)导致其较小的体积，难以产生大的蓄热量。相比于陶瓷，厚膜的气孔、微裂纹等缺陷相对较少，极大地提高了击穿场强，同时克服了薄膜蓄热量小的缺点。因此，对厚膜材料电卡效应和储能性能的研究成为研究重点。
结论
1)通过在较低的温度下烧结并延长保温时间，可以制备出晶粒尺寸较小、致密度较高的钛酸锶钡厚膜陶瓷。
2)Ba0.7Sr0.3TiO3厚膜陶瓷具有较高的耐击穿电场强度，可达到30MV/m，并在Curie温度附近具有较大的电卡效应，其绝热温变可达3.43K。
3)Ba0.7Sr0.3TiO3厚膜陶瓷的储能密度为1.43J/cm3，储能效率最高达90%。
文中部分图表
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