電卡制冷是利用外加電場改變材料的極化狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控和固態(tài)制冷的有效方法之一。反鐵電材料具有相鄰偶極反向平行的特性，在電場作用下，其極化狀態(tài)的變化導(dǎo)致熵變，從而產(chǎn)生極強(qiáng)的電卡效應(yīng)，在固態(tài)制冷、高效率儲能等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。目前，針對無機(jī)氧化物和有機(jī)聚合物材料體系的電卡效應(yīng)研究取得了進(jìn)展，而對反鐵電分子材料及相關(guān)性能尚缺乏深入研究。

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“無機(jī)光電功能晶體材料”研究員羅軍華團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，將偶極基元的離子位移與原子無序兩種機(jī)制相結(jié)合，構(gòu)筑了一例具有優(yōu)良電卡效應(yīng)的反鐵電分子材料。研究發(fā)現(xiàn)，化合物在室溫附近發(fā)生了鐵電相-反鐵電相-順電相的連續(xù)轉(zhuǎn)變，變溫晶體結(jié)構(gòu)、非線性光學(xué)和電學(xué)性能等實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該過程。特別在相變點(diǎn)附近，材料表現(xiàn)出優(yōu)良的電卡效應(yīng)和制冷效率，單位電場導(dǎo)致的絕熱溫變（ΔT/ΔE）高達(dá)~15.4 K·m/MV，能夠與經(jīng)典氧化物相媲美，揭示了反鐵電分子材料在固態(tài)制冷領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。此外，不同于傳統(tǒng)材料電卡效應(yīng)的起源，該分子反鐵電體內(nèi)偶極基元的離子位移和原子無序相互協(xié)同的作用機(jī)制，為后續(xù)設(shè)計(jì)合成反鐵電分子材料提供了新的研究思路。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上，孫志華為論文通訊作者，聯(lián)培畢業(yè)碩士生李茂蕃為論文第一作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家杰出青年基金、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃“從0到1”原始創(chuàng)新項(xiàng)目及國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金的資助。

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