[發明專利]一種室溫固態電卡制冷方法

有效

• 申請號: 201710989629.7
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107726662B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 趙世峰;白玉龍;陳介煜;鄔新;肖忠睿
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00;C23C18/12
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 宋平

1.一種室溫固態電卡制冷方法，其特征在于，制備Bi₅Ti₃FeO₁₅/BiFeO₃鐵電薄膜，然后將Bi₅Ti₃FeO₁₅/BiFeO₃鐵電薄膜處于負電卡效應的工作區域，施加電場后處于絕熱狀態的Bi₅Ti₃FeO₁₅/BiFeO₃鐵電薄膜，維持系統熵平衡，薄膜的溫度降低，然后Bi₅Ti₃FeO₁₅/BiFeO₃鐵電薄膜從散熱負載吸熱而升溫，Bi₅Ti₃FeO₁₅/BiFeO₃鐵電薄膜升溫后，從負電卡效應轉換到正電卡效應工作區域，在電場施加的情況下，Bi₅Ti₃FeO₁₅/BiFeO₃鐵電薄膜的熵增加，絕熱情況下升溫，此時撤去外電場，電偶極子恢復無序，熵減少，在等溫環境中從被制冷負載吸熱，實現制冷。

2.如權利要求1所述的一種室溫固態電卡制冷方法，其特征在于，所述Bi₅Ti₃FeO₁₅/BiFeO₃鐵電薄膜的制備方法為將五水硝酸鉍、九水硝酸鐵、鈦酸四丁脂以乙二醇為溶劑配制成濃度為0.1mol/L的溶膠，五水硝酸鉍、九水硝酸鐵、鈦酸四丁脂的摩爾比為5.25-5.5：1：3，在室溫下恒溫攪拌24小時，待溶膠形成均一穩定的膠體，加入1~2mL乙酰丙酮并繼續攪拌1小時,再在室溫下避光靜止老化72小時，以Pt(111)/Ti/SiO₂/Si為襯底，用1mL吸管吸取老化后的溶膠，用旋涂法制備納米薄膜，以400轉/分和3900轉/分的條件交替旋涂薄膜10~12次，薄膜每做好一層后烘烤，在空氣中250^oC烘烤3分鐘，然后放入RTP快速退火爐中在750^oC燒結5分鐘，旋涂完畢后再進行最終的退火處理，在750^oC燒結10分鐘，得出單相的Bi₅Ti₃FeO₁₅薄膜，將得到的Bi₅Ti₃FeO₁₅薄膜上旋涂BiFeO₃，以400轉/分和3000轉/分的條件一共旋涂薄膜9-11次，薄膜每做好一層后烘烤，在空氣中250^oC烘烤3分鐘，再放入RTP快速退火爐中550^oC保持5分鐘，旋涂完畢后再進行最終的退火處理，在空氣中250^oC烘烤3分鐘，再放入RTP快速退火爐中550^oC保持10分鐘，用離子濺射儀結合直徑開口為200μm研磨板，在樣品表面做Au電極，然后復合薄膜在空氣中400^oC退火3分鐘，冷卻至室溫，即得；采用間接法測試卡效應，復合薄膜的鐵電極化隨溫度的變化關系通過半密封的高精度的變溫臺來提供恒溫環境，外接鐵電分析儀器來實現，溫度變化范圍從液氮溫區80K開始到670K，溫度精確控制在0.1K的誤差范圍內，測試出變溫鐵電極化曲線，根據麥克斯韋方程得出熵變和溫變的曲線。

3.如權利要求2所述的一種室溫固態電卡制冷方法，其特征在于，所述Pt(111)/Ti/SiO₂/Si為襯底在使用前需要對其進行清洗，先用去離子水清洗10分鐘，在加入HF酸清洗1min后，用鑷子夾出襯底放入丙酮與乙醇體積比為1：3的混合液體中清洗30分鐘，然后撈出襯底烘干。

4.如權利要求2所述的一種室溫固態電卡制冷方法，其特征在于，五水硝酸鉍、九水硝酸鐵和鈦酸四丁脂均為分析純，純度為99.9%。