[发明专利]一种钛酸铋钠基固态相变制冷材料及应用

说明书

本发明公开了一种钛酸铋钠基固态相变制冷材料及应用，该材料的化学式为(1‑x‑y)Bi_0.5Na_0.5TiO₃‑xBaTiO₃‑ySr_{1‑α‑β‑γ}□_αBi_βEr_γTiO₃，其中□为Sr空位、0x≤0.12、0y0.1、0α≤0.1、0.1≤β0.3、0γ0.1，且特征值为x＝0.055、y＝0.06、α＝0.1、β＝0.18、γ＝0.02；该材料具有多态相界，表现出豆芽状电致应变曲线，同时具有荧光布局反转特性。本发明材料环境友好、能效高、易集成，驱动电场低，无需考虑电击穿问题，有望为固态制冷器件的设计和制备提供新的技术路径。

技术领域

本发明涉及无机非金属功能材料技术领域，更具体的说是涉及一种钛酸铋钠基固态相变制冷材料及应用。

背景技术

随着人口增长和经济发展，日常的衣、食、住、行及尖端科学技术等人类生活、生产各个领域的制冷需求量急剧上涨，导致用于制冷能耗大幅增加。传统气体压缩制冷技术使用的工质破坏大气臭氧层，加剧全球变暖。因此，寻找一种替代传统气体压缩制冷的技术成为人们的迫切需求。近年来，通过施加或去除特定(应力、磁、电、温度场等)外场引起熵变化的制冷技术，成为最新制冷技术的着眼点。

铁电材料具有优异的铁电、压电、热释电特性，在外界应力、电、温度场下会发生固态相变，从而展现出多彩缤纷的物理化学性质随外场变化的现象，是开发多场制冷、固态发电、相变存储和电动马达等多种新产品的原动力材料。电卡效应制冷技术具有工质无污染、能效高、成本较低、体积小、易集成等优点，但需要较高的驱动电场。

虽然现有文献1：Large electrostrictive effffect and high opticaltemperature sensing in Bi_0.5Na_0.5TiO₃-BaTiO₃-(Sr_0.7Bi_0.18Er_0.02)TiO₃luminescentferroelectrics公开了一种稀土掺杂铁电材料，但是并不能解决电卡效应制冷技术的电击穿问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对替代传统气体压缩制冷技术的迫切需求，提出了一种环境友好、能效高、易集成的钛酸铋钠基固态相变制冷材料。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钛酸铋钠基固态相变制冷材料，其特征在于：

(1)该材料的化学式为：

(1-x-y)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-yBaTiO₃-xSr_1-α-β-γ□_αBi_βEr_γTiO₃，

其中□为Sr空位、0x≤0.12、0y0.1、0α≤0.1、0.1≤β0.3、0γ0.1；

(2)该材料具有多态相界，表现出豆芽状电致应变曲线；

(3)该材料具有荧光布局反转特性。

进一步的，所述材料化学式的特征值：x＝0.055、y＝0.06、α＝0.1、β＝0.18、γ＝0.02。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：