面向零碳制冷与热泵的电卡复合材料及柔性制冷器件

冯嘉旺1,2,蔡玉1,施骏业3,钱小石1,2 （上海交通大学机械与动力工程学院1.前瞻交叉研究中心；2.制冷与低温工程研究所；3.机电设计与知识工程研究所）

摘要：电卡效应是一种新型凝聚态制冷效应，其来源于极性材料的电致相变导致的偶极有序度的可逆调控。由于使用电容型场效应（无载流子输运），电卡制冷循环能量可逆性好、介电损耗低，在单次极化-退极化循环中材料能量回复效率接近85%。因此，电卡制冷器件具有理论能效高、制冷功率密度大、器件集成度高、易维护、噪音低和尺寸缩放可控等优点。同时，由于其直接使用电能作为驱动，无需压缩机、永磁体等触发二次能量转换，能更方便地与民用、商用环境结合。综合各项指标，电卡效应具有的潜在技术优势不容忽视，被国际上多个组织认为有望成为一种大规模应用的替代制冷方式。然而，目前电卡制冷系统所使用的各类单相材料各自存在难以突破的缺陷。为了结合不同体系材料的优势，设计并制备复合材料是领域内重要的研究方向。综述电卡制冷复合材料的发展与其在柔性制冷/热泵系统中的应用，并展望电卡固态热管理技术在一揽子零碳技术中的未来发展方向与潜力。

关键词：电卡制冷，复合材料，柔性制冷器件，热力学循环，热泵