近日，350vip浦京集团·(中国)有限公司学院电介质材料与元器件团队连续在《Journal of Advanced Ceramics》（中科院一区，影响因子18.6）、《Applied Physics Letters》（中科院二区，影响因子3.5）等国际知名期刊发表多篇关于铁电固态制冷技术（电卡效应）的研究论文。李俊杰博士为第一作者，我校为第一署名单位，合作单位包括北京科技大学、中国科学院上海硅酸盐研究所、苏州实验室等。研究成果得到国家自然科学基金、四川省科技计划、信息材料及器件化应用四川省高校重点实验室开放课题等项目的支持。
研究成果一：Journal of Advanced Ceramics, 2024, 13(9), 1422-1431
铁电相变被视为开发高性能电卡材料从而实现零排放全固态制冷技术的有效途径。然而，当前电卡研究多聚焦于室温附近大电卡效应铁电材料的研发，难以满足多样化制冷应用需求。本文基于(PbLa)(ZrTi)O3固溶体的室温相图，设计制备了Pb0.775La0.15ZrxTi1-xO3系列块状陶瓷，组分覆盖了铁电与弛豫铁电相区。通过精确调节Zr/Ti比例，成功在150°C至-45°C的宽温度区间内实现了电卡效应的有效调控，满足了从大型工业设备制冷到冰箱等多种制冷应用需求。此研究不仅凸显了拓宽电卡制冷应用领域的重要性，还提出了一种材料设计策略，以应对制冷技术日益增长的多样化挑战。
研究成果二：Applied Physics Letters, 2024, 125(15), 152904
随着高效零排放制冷需求的日益增长，铁电材料的电卡制冷技术备受瞩目。精确表征电卡效应，对于深入探索其物理机制及开发高性能电卡材料具有重要意义。本文选择Pb0.99Nb0.02[(Zr0.6Sn0.4)0.85Ti0.15]0.98O3铁电陶瓷，深入探讨了不饱和与饱和铁电极化特性对电卡效应的影响。通过直接电卡测量发现，采用麦克斯韦方法进行间接电卡测量时，不饱和铁电回线可能引发显著误差，甚至误导性地呈现出负电卡效应。相比之下，利用饱和铁电回线则能获取更为精确的间接电卡测量结果。进一步，本文还表明了饱和极化条件在实现铁电材料电卡性能优化中的关键作用。本文不仅强调了精心筛选极化数据以进行间接电卡测量的重要性，还提出了一种提升电卡效应的普适性策略。
研究成果三：Applied Physics Letters, 2024, 124(17), 172904
兼具正、负电卡效应的铁电材料在实现高效固态制冷方面展现出巨大潜力，而相变则被认为是设计这类材料的关键。本文采用朗道热力学理论，深入探究了罗息盐单晶的电卡行为及其与相变之间的关联。通过自由能密度、铁电和介电数据的分析，揭示了罗息盐单晶中存在复杂热致相变次序（顺电相-铁电相-顺电相）。这赋予了罗息盐单晶独特的场致相变行为和电卡响应。在高温和低温居里点附近，分别观察到了显著的正电卡效应和负电卡效应。两个顺电相与铁电相之间熵变的相反符号，被确定为导致电卡响应差异的根本原因。本文不仅深化了对电卡效应的理解，还为设计兼具正、负电卡效应的材料提供了思路。
