摘 要：通過制備BaZr0.2Ti0.8O3-P（VDF-TrFE-CFE）復(fù)合材料來改善聚合物基電卡材料的綜合性能，設(shè)計(jì)基于流固耦合傳熱的大功率制冷器件并通過有限元仿真來評估以不同電卡材料為制冷核心元件的器件制冷能力和效率。結(jié)果表明：相較于基礎(chǔ)聚合物，BZT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 的復(fù)合材料T-BZT-10% 具有顯著優(yōu)異的電卡制冷性能和導(dǎo)熱性能。在10 K的溫度跨度下，以TBZT-10%為制冷核心元件的電卡器件可實(shí)現(xiàn)31.0 W/cm3的制冷功率密度和1060.4 W的總制冷功率為基礎(chǔ)電卡制冷器件的10倍），且COP達(dá)到5.2。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；數(shù)值仿真；導(dǎo)熱系數(shù)；電卡效應(yīng)；制冷器件

中圖分類號： TK221 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

在中國政府提出“雙碳”目標(biāo)的戰(zhàn)略思路下，新型制冷和熱泵技術(shù)引起了廣泛關(guān)注［1-4］。其中，基于“卡效應(yīng)”的固態(tài)制冷技術(shù)扮演了關(guān)鍵角色［5-8］。作為一種典型代表，電卡制冷以“零GWP”和“低碳”等特點(diǎn)吸引了研究者的關(guān)注［9-10］。

當(dāng)前關(guān)于電卡制冷系統(tǒng)的研究多是基于小型化的制冷場景，例如芯片制冷等。古海明等［11］設(shè)計(jì)了往復(fù)式電卡器件，仿真結(jié)果顯示其在20 K 的溫度跨度下制冷功率密度達(dá)到9 W/cm3。馬儒軍等［12］基于電卡聚合物薄膜構(gòu)建使用靜電驅(qū)動(dòng)的制冷裝置。該器件的制冷系數(shù)（COP）為13 且熱通量為29.7 mW/cm2，高于其他基于熱電和彈卡技術(shù)的制冷器件［3，13］。孟淵等［14］在上述基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)了此類依賴于靜電驅(qū)動(dòng)的電卡制冷系統(tǒng)。盡管只使用了極少量的聚合物材料，但該級聯(lián)式電卡器件實(shí)現(xiàn)了78.5 mW/cm2 的冷卻功率。但當(dāng)需進(jìn)一步提高系統(tǒng)的制冷能力以滿足建筑和電池?zé)峁芾淼确矫娴男枨髸r(shí)，聚合物就需變得更厚因此其完全傳熱的時(shí)間也將更長。因此，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)酆衔锘娍ú牧系膶?dǎo)熱性能提出更高要求。

本文在上述研究的基礎(chǔ)上，通過往聚合物里摻雜高導(dǎo)熱陶瓷材料（BaZr0.2Ti0.8O3，BZT）的方式，在不影響甚至能提高聚合物材料的電卡制冷性能的前提下改善其導(dǎo)熱能力。然后以制備的復(fù)合材料為制冷核心元件，設(shè)計(jì)基于流固耦合的大功率型旋轉(zhuǎn)式電卡制冷器件，并通過有限元仿真來評估基于不同類型電卡材料的器件制冷效果并進(jìn)行對比分析。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑

無水乙醇C2H5OH（上海泰坦科技股份有限公司），聚乙烯醇［C2H4O］n（上海泰坦科技股份有限公司），碳酸鋇BaCO3（上海泰坦科技股份有限公司），二氧化鈦TiO2（上海邁瑞爾生化科技有限公司），二氧化鋯ZrO2（上海邁瑞爾生化科技有限公司），N，N-二甲基甲酰胺（DMF，上海源葉生物科技有限公司），偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯（P（VDFTrFE-CFE），ARKEMA，PIEZOTECH）。本實(shí)驗(yàn)共使用7 種原料，分別用于制備BZT 陶瓷納米顆粒和BZT/聚合物復(fù)合材料。

1.2 陶瓷納米顆粒的制備

本實(shí)驗(yàn)采用的是傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法制備BZT 納米顆粒，其化學(xué)式為BaZr0.2Ti0.8O3。BZT 陶瓷是一類擁有優(yōu)異電卡效應(yīng)和導(dǎo)熱性能的鐵電陶瓷材料。

將體積比為1∶1 的乙醇、聚乙烯醇溶液倒入裝有相應(yīng)質(zhì)量比例BaCO3、TiO2 和ZrO2 的球磨罐中進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為24 h。將得到的較細(xì)的陶瓷粉末放入高溫?zé)Y(jié)爐中預(yù)燒，預(yù)燒溫度設(shè)定為1280 ℃。而后將預(yù)燒完成的粉體繼續(xù)濕磨后將懸濁液完全烘干，再進(jìn)行二次球磨使制備的BZT 顆粒的粒徑在200～300 nm 之間，TEM 測試結(jié)果如圖1 所示。

1.3 復(fù)合材料薄膜的制備

在制備復(fù)合材料薄膜時(shí)，首先，將BZT 陶瓷粉末在DMF中分散8 h（超聲波細(xì)胞粉碎儀，冰浴環(huán)境）。而后將BZT 分散液與P（VDF-TrFE-CFE）溶液（同樣使用DMF 作為溶劑）按適當(dāng)比例混合（溶質(zhì)的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2%），所得懸濁液用磁子不斷進(jìn)行磁力攪拌以防止陶瓷顆粒的團(tuán)聚。隨后，將溶液滴注在干凈的石英玻璃片上，并在干燥箱中（60 ℃環(huán)境）保持8 h 進(jìn)行烘干。而在溶劑DMF 蒸發(fā)后，將復(fù)合材料薄膜從石英玻璃片上剝離，并在真空干燥箱中（115 ℃環(huán)境）退火10 h，以提高材料結(jié)晶度并進(jìn)一步去除殘留溶劑。由此方法得到的復(fù)合材料薄膜的厚度約為10 μm。作為對照組，基礎(chǔ)聚合物薄膜是用同樣的方法制成的。這里分別將基礎(chǔ)聚合物和復(fù)合材料中BZT 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、10%和20% 的膜分別命名為Terpolymer、T-BZT-5%、T-BZT-10%和T-BZT-20%。

對制備的聚合物和復(fù)合材料薄膜進(jìn)行掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）測試，結(jié)果如圖2 所示。經(jīng)過對比可發(fā)現(xiàn)BZT 納米顆粒較為均勻地分散在聚合物里。

1.4 電卡制冷性能測試及相關(guān)表征

首先是對BZT/聚合物復(fù)合材料的電卡制冷性能進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)采用的是直接測試法（熱流法），具體的測試原理可參照之前的研究［10］。圖3 展示了基礎(chǔ)聚合物和3 類復(fù)合材料（T-BZT-5%、T-BZT-10% 和T-BZT-20%）的電卡熵變和溫變的測試結(jié)果。

相較于基礎(chǔ)聚合物，T-BZT-10% 的電卡制冷性能得到了極大的改善。在電場強(qiáng)度為100 MV/m 時(shí)，T-BZT-10% 的電卡熵變?yōu)棣～56.1 J/（kg·K），對應(yīng)于溫變?chǔ)～11.2 K，比基礎(chǔ)聚合物（ΔS～33.6 J/（kg·K），對應(yīng)于ΔT～6.7 K）高約67%。T-BZT-10% 的電卡制冷性能在這4 類材料里是最好的，T-BZT-5% 的表現(xiàn)次之，而T-BZT-20% 與基礎(chǔ)聚合物則差別較小。

為探究BZT 摻雜后復(fù)合材料電卡制冷效應(yīng)提升的原因，研究不同電場下的聚合物晶體結(jié)構(gòu)變化。廣角X 射線衍射（WAXD）被用來觀測基礎(chǔ)聚合物和BZT 復(fù)合材料在施加電場前后的結(jié)構(gòu)變化。4 類電卡材料在施加電場前后的WAXD數(shù)據(jù)以及誘導(dǎo)出非極性相的比例對比如圖4a～圖4f 所示。

由圖4a 可看出，在一定填料含量范圍內(nèi)，隨著BZT 顆粒摻雜量的增加，復(fù)合材料的平均晶粒尺寸略有下降。而超過一定摻雜量（10%），復(fù)合材料的平均晶粒尺寸反而會(huì)變得更大。但高度無序的晶體結(jié)構(gòu)也并不一定意味著材料可展現(xiàn)優(yōu)異的電卡制冷效應(yīng)，還需其他因素進(jìn)行佐證。

實(shí)際上，材料能有大的電卡效應(yīng)需從高熵狀態(tài)（非極性）到低熵（極性）狀態(tài)的有效轉(zhuǎn)變［8］。這種大的轉(zhuǎn)變才能造就電卡材料在電場下產(chǎn)生大的熵變，進(jìn)而表現(xiàn)出明顯的冷熱效應(yīng)。經(jīng)過對比圖4b～圖4e 可看出，與基礎(chǔ)聚合物相比，TBZT-5% 和T-BZT-10% 表現(xiàn)出明顯增強(qiáng)的從非極性相到極性相的轉(zhuǎn)變，而T-BZT-20% 的從非極性相到極性相的轉(zhuǎn)變與基礎(chǔ)聚合物相比差別較小。

如圖4f 所示，當(dāng)施加到T-BZT-10% 的電場強(qiáng)度增加到50 MV/m 時(shí)，約有20%（體積分?jǐn)?shù)）的非極性相轉(zhuǎn)化為極性相，而對于基礎(chǔ)三元聚合物，只有8%（體積分?jǐn)?shù)）的非極性相轉(zhuǎn)化為極性相。這說明BZT 顆粒的引入降低了相變能壘。相變能壘降低和晶粒尺寸減小的共同作用導(dǎo)致T-BZT-5% 和T-BZT-10% 在相同的電場強(qiáng)度下相較于基礎(chǔ)聚合物可產(chǎn)生更大的熵變。

根據(jù)唯象理論，電卡材料在電場作用下熵的變化和加場前后材料極化之間的關(guān)系為：

式中：ΔS——材料的熵變，J（/ kg·K）；P——極化強(qiáng)度，C/m2；El——低電場強(qiáng)度，MV/m；Eh——高電場強(qiáng)度，MV/m；β——與材料電卡性能相關(guān)的系數(shù)，（J·m4）（/ kg·K·C2）；Ω——對應(yīng)于偶極子對應(yīng)的極性實(shí)體的數(shù)量；ε0——真空的介電常數(shù)；Θ——有效居里常數(shù)，與電介質(zhì)中的極性相直接相關(guān)。

在室溫情況下，使用Sawyer-Tower 電路，對各類電卡材料的電滯回線（P-E loop）進(jìn)行測量。由于導(dǎo)電損耗的存在，被測P-E loop 需進(jìn)行校正，具體校正方法可參考前人的研究［15］。經(jīng)過校正可消除導(dǎo)電損耗對P-E loop 的影響，結(jié)果如圖5a 所示。這種能量損失主要來自鐵電材料的電滯損失。而基礎(chǔ)聚合物和BZT 復(fù)合材料的β 系數(shù)對比如圖5b 所示。

在4 類電卡材料里，T-BZT-10% 具有最大的β 系數(shù)而TBZT-20% 的β 系數(shù)最小。這也與它們的電卡效應(yīng)隨材料類型的變化規(guī)律相似。根據(jù)界面極化的相關(guān)理論，在一定范圍內(nèi)，填料表面積越大，引起的異質(zhì)界面處的極化就越大；當(dāng)填料比例過小時(shí)，產(chǎn)生的界面極化比較微弱，因此電卡效應(yīng)的提升有限；當(dāng)填料比例繼續(xù)增大時(shí)，接觸面積也隨之繼續(xù)增大，當(dāng)達(dá)到接觸面積的最大值后，再增大填料比例不但不會(huì)增大接觸面積，而且會(huì)因?yàn)轭w粒的團(tuán)聚導(dǎo)致接觸面積反而減小進(jìn)而削弱材料的電卡效應(yīng)。

1.5 導(dǎo)熱性能測試

本研究采用高導(dǎo)熱BZT 陶瓷顆粒作為填料制備復(fù)合材料的重要目的即是改善電卡聚合物的導(dǎo)熱能力。這里使用激光導(dǎo)熱儀（LFA467 HyperFlash，Netzsch）對材料的熱擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行測試，進(jìn)而可獲得不同類型的電卡材料的導(dǎo)熱性能，基礎(chǔ)聚合物和BZT 復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的對比如圖6 所示。

導(dǎo)熱系數(shù)測試結(jié)果表明，隨著BZT 填料含量的增加，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)幾乎是線型提升的。對于基礎(chǔ)聚合物而言，使用激光導(dǎo)熱儀測出的材料導(dǎo)熱系數(shù)為 0.2 W（/ m·K），這與其他文獻(xiàn)中的導(dǎo)熱系數(shù)結(jié)果非常接近［9，14］。電卡制冷性能最好的材料 T-BZT-10% 的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.42 W（/ m·K），相較于基礎(chǔ)聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)的提升比例為110%。而4 類電卡材料中導(dǎo)熱性能最好的便是T-BZT-20%，其導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)0.64 W（/ m·K），相較于基礎(chǔ)聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)的提升更是達(dá)到了220%。單位質(zhì)量的BZT 陶瓷顆粒作為填料對電卡材料導(dǎo)熱性能的改善幅度與文獻(xiàn)中其他類型填料最優(yōu)異的表現(xiàn)相當(dāng)［16］。

2 電卡制冷器件及性能評估

電卡制冷器件的設(shè)計(jì)是電卡制冷技術(shù)走向應(yīng)用的關(guān)鍵一環(huán)，只有真正高效且具實(shí)用性的電卡制冷器件誕生才能將該項(xiàng)技術(shù)推動(dòng)到持續(xù)發(fā)展的快車道。本研究設(shè)計(jì)了基于流固耦合傳熱的旋轉(zhuǎn)式電卡制冷器件，上述制備的BZT 復(fù)合材料電卡制冷性能和導(dǎo)熱性能的改善有助于提升器件的制冷能力和效率。

2.1 電卡制冷器件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的基于流固耦合的旋轉(zhuǎn)式電卡制冷系統(tǒng)的示意圖如圖7a 和圖7b 所示。該系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)電卡制冷部件、熱側(cè)換熱器、熱側(cè)液體泵、冷側(cè)換熱器、冷側(cè)液體泵，和熱交換流體組成。

具體而言，旋轉(zhuǎn)電卡制冷部件是一個(gè)含有多層100 μm 厚電卡材料的圓筒（形狀），相鄰層電卡薄膜間隔也是100 μm。圓筒內(nèi)徑4 mm，外徑11.1 mm，高200 mm，被均分為4 個(gè)電卡工作部件。熱側(cè)液體泵和冷側(cè)液體泵是用來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)里的熱交換流體（去離子水）循環(huán)流動(dòng)。冷測液體泵和熱側(cè)液體泵分別是用來驅(qū)動(dòng)冷熱循環(huán)側(cè)的流體。高溫流體在熱側(cè)換熱器與高溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換（向高溫?zé)嵩捶艧幔?，而低溫流體在冷側(cè)換熱器與低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換（從低溫?zé)嵩次鼰幔?。由此可形成一個(gè)制冷循環(huán)，將熱量從低溫?zé)嵩窗徇\(yùn)到高溫?zé)嵩础?/p>

當(dāng)電卡制冷部件被施加電場（進(jìn)入矩形區(qū)域）時(shí)，其中電卡材料的溫度會(huì)逐漸上升。在旋轉(zhuǎn)過程中，電卡材料與部件里的工作流體進(jìn)行換熱，因而熱平衡將建立起來。在電場結(jié)束時(shí)，被加熱的工作流體被熱側(cè)液體泵吸出（即將離開區(qū)域1），并將熱量釋放。同時(shí)，冷側(cè)的工作流體被泵入電卡制冷部件中，然后電卡制冷部件里的材料被過冷。系統(tǒng)里的工作流體用于冷卻在電場下維持一段時(shí)間的高溫電卡材料，這些高溫電卡材料可被冷卻到一個(gè)較低的溫度。而后當(dāng)電卡材料被撤去電場時(shí)，其溫度已降低了一些，之后便建立起新的熱平衡。較冷的工作流體被冷側(cè)液體泵吸出（區(qū)域2），以向外界提供制冷能力。

2.2 電卡制冷器件性能評估

這里使用有限元仿真軟件ANSYS Fluent 18.0 對設(shè)計(jì)的電卡制冷器件進(jìn)行模擬研究，前文測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為數(shù)值模擬提供材料參數(shù)。出于系統(tǒng)安全工作和可靠性的考慮，選擇施加在電卡材料上的電場強(qiáng)度為100 MV/m。

采用動(dòng)網(wǎng)格方法來處理不斷變化的邊界條件問題。設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行頻率為4 Hz。最初，在電卡材料中設(shè)置恒定的內(nèi)部熱源項(xiàng)，內(nèi)部熱源持續(xù)一定的時(shí)間（電卡工作部分被施加電場的上升沿，0.025 s）。經(jīng)過半個(gè)循環(huán)周期后，負(fù)的內(nèi)部熱源項(xiàng)被加載到電卡材料中（電卡工作部分被撤去電場的下降沿，0.025 s）。此外，電卡工作部分被施加電場后（電場保持階段），有一段靜置換熱期，此時(shí)電卡工作部件內(nèi)的換熱流體和內(nèi)置的電卡材料保持相對靜止，并沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。然后換熱流體以一定的速度（0.4 m/s）和溫度（TC）從一側(cè)入口進(jìn)入電卡工作部分，另一側(cè)是壓力出口。這時(shí)流體被電卡材料加熱，然后通過液體泵將熱流體排出。之后半個(gè)周期是流體被撤去電場的電卡材料冷卻，同時(shí)冷流體以上述類似的過程從電卡工作部分泵出（此時(shí)入口溫度為TH）。

網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果表明，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量超過3714000時(shí)，系統(tǒng)的總制冷量保持不變。出于節(jié)約計(jì)算資源的考慮，選擇網(wǎng)格數(shù)量為3714000 的模型進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。分別研究以基礎(chǔ)聚合物和BZT 復(fù)合材料為制冷核心元件的器件在不同溫度跨度下的運(yùn)行情況，以確定材料適合的工作溫區(qū)以及對比制冷性能。

制冷功率是指冷流體輸送到冷側(cè)換熱器后從外界環(huán)境吸收的熱量與運(yùn)行時(shí)間的比值。制冷功率的計(jì)算式為：

式中：Pcold——單個(gè)電卡工作部分的制冷功率，W；QC——冷流體輸送到冷側(cè)換熱器后從外界環(huán)境吸收的熱量，J；Δt——器件的運(yùn)行周期，取0.25 s；mcold——輸送到冷側(cè)換熱器的流體質(zhì)量，kg；Tcold—— 輸送到冷側(cè)換熱器的冷流體溫度，K；Ptotal——器件總制冷功率，W。基礎(chǔ)聚合物和BZT 復(fù)合材料對應(yīng)的制冷器件在不同溫度跨度下的制冷能力和效率對比如圖8a～圖8c 所示。

正如預(yù)期，以T-BZT-10% 為制冷核心元件時(shí)，電卡制冷器件的總制冷功率和制冷功率密度達(dá)到最大（圖8a）。這是因?yàn)榇祟悘?fù)合材料具有最優(yōu)異的電卡溫變和相對較好的導(dǎo)熱能力。在10 K 的溫度跨度下，以T-BZT-10% 為制冷核心元件的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)31.0 W/cm3 的制冷功率密度和1060.4 W的總制冷功率。與基于三元聚合物的電卡制冷系統(tǒng)相比，制冷能力提升10 倍以上。

基于不同電卡材料的制冷器件的性能系數(shù)（COP）和熱力學(xué)完善度（η）對比如圖8b 和圖8c 所示。這里，COP 和η 定義為：

式中：QC——系統(tǒng)與冷端的傳熱量，J；QH——系統(tǒng)與熱端的傳熱量，J；δCOPcarnot——對應(yīng)工況下逆卡諾循環(huán)的COP。

與制冷功率密度和總制冷功率隨電卡材料類型的變化相似，以T-BZT-10% 為制冷核心元件的系統(tǒng)的COP 最高，其次為T-BZT-5%。這充分說明了復(fù)合材料作為制冷核心元件的顯著優(yōu)勢。具體來說，在10 K 的溫度跨度下，以T-BZT-10% 為制冷核心元件的電卡制冷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)COP 達(dá)到5.2，同時(shí)保持較高的制冷功率（超過1000 W）。而在更低的溫度跨度下（2.5 K），系統(tǒng)的COP 可達(dá)到8 以上。

系統(tǒng)的熱力學(xué)完善度隨溫度跨度的變化均呈先增大后減小的趨勢。以T-BZT-10% 為制冷核心元件的系統(tǒng)可在12.5 K 的溫度跨度下實(shí)現(xiàn)其最大熱力學(xué)完善度（17.4%），而以基礎(chǔ)聚合物為制冷核心元件的系統(tǒng)甚至無法在12.5 K 的溫度跨度下運(yùn)行（超出其工作能力范圍）。4 類電卡材料對應(yīng)的制冷器件均可在10 K 的溫度跨度下正常運(yùn)行，此時(shí)以TBZT-5% 和T-BZT-10% 為制冷核心元件的系統(tǒng)的熱力學(xué)完善度分別為13.6% 和17.3%，而基于三元聚合物的制冷系統(tǒng)的效率僅為2.6%。

3 結(jié) 論

以BZT 顆粒為填料可有效改善電卡聚合物的電卡制冷和導(dǎo)熱性能。此外，復(fù)合材料有制備簡單以及尺寸和形狀具備可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，為開發(fā)輕便、緊湊和環(huán)保的固態(tài)制冷設(shè)備開辟了新的方向。電卡制冷器件的有限元模擬也充分證明了BZT 復(fù)合材料的制冷潛力。主要結(jié)論如下：

1）在電場強(qiáng)度為100 MV/m 時(shí)，T-BZT-10% 的電卡熵變?chǔ) 約 56.1 J（/ kg·K），對應(yīng)于溫變 ΔT 約 11.2 K，比基礎(chǔ)聚合物（ΔS 約 33.6 J（/ kg·K），對應(yīng)于 ΔT 約 6.7 K）高約 67%。TBZT-5% 的電卡制冷性能僅次于T-BZT-10%，而T-BZT-20%與基礎(chǔ)聚合物的電卡制冷性能差別較小。

2）BZT 復(fù)合材料相較于基礎(chǔ)聚合物導(dǎo)熱性能也有顯著改善。電卡制冷性能最好的復(fù)合材料T-BZT-10% 的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.45 W（/ m·K），相較于基礎(chǔ)聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)提升125%。而導(dǎo)熱性能最好的T-BZT-20% 的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)0.64W（/ m·K），相較于基礎(chǔ)聚合物提升了 220%。

3）在10 K 的溫度跨度下，以T-BZT-10% 為制冷核心元件的電卡制冷器件可實(shí)現(xiàn)31.0 W/cm3 的制冷功率密度和1060.4 W 的總制冷功率，且COP 大于5。這證明了電卡制冷技術(shù)在建筑和電池?zé)峁芾淼扔写笾评湫枨箢I(lǐng)域的應(yīng)用潛力，可作為蒸汽壓縮制冷技術(shù)的補(bǔ)充。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ SHERMAN P， LIN H Y， MCELROY M. Projected globaldemand for air conditioning associated with extreme heatand implications for electricity grids in poorer countries［J］. Energy and buildings， 2022， 268： 112198.

［2］ 許文華， 李惟毅， 郭強(qiáng). 考慮環(huán)境影響的CO2/低GWP混合工質(zhì)熱泵熱水器工質(zhì)優(yōu)選［J］. 太陽能學(xué)報(bào)， 2018， 39（1）： 84-89.

XU W H， LI W Y， GUO Q. Working fluids selecting ofCO2 blends with low-gwp（global warming potential）heatpump system considering impact of environment［J］. Actaenergiae solaris sinica， 2018， 39（1）： 84-89.

［3］ 胡亞飛， 呂杰， 韓濤， 等. 基于R410A制冷劑的空氣源燃?xì)鉄岜孟到y(tǒng)制冷特性［J］. 太陽能學(xué)報(bào)， 2023， 44（3）：401-408.

HU Y F， LYU J， HAN T， et al. Performancecharacteristics of air source gas engine-driven heat pumpsystem with r410a refrigerant for cooling application［J］.Acta energiae solaris sinica， 2023， 44（3）： 401-408.

［4］ 馬瑞澤， 張景新， 蔣祎璠， 等. 太陽能PV/T熱泵輔助分布式餐廚垃圾能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)研究［J］. 太陽能學(xué)報(bào)，2022， 43（8）： 137-142.

MA R Z， ZHANG J X， JIANG Y F， et al. Research ondistributed food waste-to-energy system coupled with PV/Theat pump［J］. Acta energiae solaris sinica， 2022， 43（8）：137-142.

［5］ TU＼VSEK J， ENGELBRECHT K， ERIKSEN D， et al. Aregenerative elastocaloric heat pump［J］. Nature energy，2016， 1（10）： 16134.

［6］ QIAN S X， GENG Y L， WANG Y， et al. A review ofelastocaloric cooling： materials， cycles and systemintegrations［J］. International journal of refrigeration，2016， 64： 1-19.

［7］ LI B， KAWAKITA Y， OHIRA-KAWAMURA S， et al.Colossal barocaloric effects in plastic crystals［J］. Nature，2019， 567（7749）： 506-510.

［8］ NEESE B， CHU B J， LU S G， et al. Large electrocaloriceffect in ferroelectric polymers near room temperature［J］.Science， 2008， 321（5890）： 821.

［9］ SHI J Y， HAN D L， LI Z C， et al. Electrocaloric coolingmaterials and devices for zero-global-warming-potential，high-efficiency refrigeration［J］. Joule， 2019， 3（5）： 1200-1225.

［10］ QIAN X S， HAN D L， ZHENG L R， et al. High-entropypolymer produces a giant electrocaloric effect at low fields［J］. Nature， 2021， 600（7890）： 664-669.

［11］ GU H M， QIAN X S， LI X Y， et al. A chip scaleelectrocaloric effect based cooling device［J］. Appliedphysics letters， 2013， 102（12）： 122904-1-122904-4.

［12］ MA R J， ZHANG Z Y， TONG K， et al. Highly efficientelectrocaloric cooling with electrostatic actuation ［J］.Science， 2017， 357（6356）： 1130-1134.

［13］ SAJID M， HASSAN I， RAHMAN A. An overview ofcooling of thermoelectric devices［J］. Renewable andsustainable energy reviews， 2017， 78： 15-22.

［14］ MENG Y， ZHANG Z Y， WU H X， et al. A cascadeelectrocaloric cooling device for large temperature lift［J］.Nature energy， 2020， 5： 996-1002.

［15］ CHU B. PVDF-based copolymers， terpolymers and theirmulti-component material systems for capacitorapplications［D］. Philadelphia： The Pennsylvania StateUniversity， 2008.

［16］ ZHANG G Z， FAN B Y， ZHAO P， et al. Ferroelectricpolymer nanocomposites with complementarynanostructured fillers for electrocaloric cooling with highpower density and great efficiency［J］. ACS applied energymaterials， 2018， 1（3）： 1344-1354.

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)（2020YFA0711500）；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（52071627）