科研進展

深圳先進院等發展出電熱效應的局域尺度高精度直接測量方法

時間:2019-11-18  來源:醫工所納米調控與生物力學研究中心 焦瑜 文本大?。骸?a href="javascript:doZoom(16)">大 |  | 】  【打印

  近日,中國科學院深圳先進技術研究院醫工所納米調控與生物力學研究中心聯合湘潭大學在電熱效應領域取得重要進展,發展出了電熱效應的局域尺度高精度直接測量新方法。相關成果以"High fidelity direct measurement of local electrocaloric effect by scanning thermal microscopy"(基于掃描熱顯微鏡的高精度局域電熱效應直接測量方法)為題發表在國際能源期刊Nano Energy(《納米能源》,影響因子15.548)上。深圳先進院納米調控與生物力學研究中心客座博士生山東良為論文第一作者,深圳先進院納米調控中心主任李江宇研究員為通訊作者,湘潭大學劉運牙教授為共同通訊作者。 

  電熱效應在固態制冷領域具有巨大的應用潛力。與傳統的制冷方式比較,基于電熱效應的固態制冷具有環保、效率高、易小型化、無機械振動等優點。當前,電熱效應的測量以間接方法為主,其可靠度深受質疑,而直接表征方法相當缺乏,尤其無法實現局域電熱效應的測量,如此極大限制了電熱效應材料的開發和結構的優化設計,進而制約了電熱效應的實際應用。 

  基于此,團隊以原子力顯微鏡為平臺,基于掃描熱顯微鏡開發了電熱效應的局域尺度高精度直接測量新方法,其溫度測量精度能達8 mK,比現有的電熱效應測量方法精度上高出了一個數量級,而且能夠實現空間電熱效應成像。團隊利用該方法對多層電容結構的電熱效應進行了精細表征,并結合有限元方法進行了微觀尺度的傳熱模擬,證實了所開發方法的可靠性?;諦路⒄溝姆椒?,團隊獲得了材料局域電熱響應的空間成像,同時指出焦耳熱對電熱效應的表征具有較大的影響,并提出了消除焦耳熱影響后獲得材料本征電熱響應的方法。團隊所開發的電熱效應局域尺度高精度直接測量方法,為研究材料電熱效應提供了一種可靠的途徑。 

  上述工作得到國家重點研發計劃納米科技重點專項、國家自然科學基金儀器研制項目和國家自然科學基金面上項目的資助。 

  論文連接

測量方法的原理圖及多層電容結構的局域電熱響應曲線和空間分布