哈尔滨工业大学的陈祖煌研究组证实了反铁电PbZrO3中存在偶极子有序排列
有效控制传热对于节能减碳至关重要。与电传导方面的成就相比,调节声子传输带来传热的主动控制更具挑战性。到目前为止,已经通过许多不同的方法探索了声子传输或热导率k的主动和可逆控制(即热开关)。在实际应用中,高性能热开关应满足三个关键条件:高开关比,开关周期数大,以及开关时间短。尽管对各种材料的热开关方法进行了广泛的研究,但很难找到一种在室温下满足所有三个基本条件的材料。铁电材料是热开关的潜在候选材料,因为它们具有快速偶极开关和电可调畴结构,可用于通过声子畴壁散射的影响来调节热导率。然而,由于畴大小与声子平均自由程之间的不匹配,铁电体中的开关比很低。
哈尔滨工业大学(深圳)陈祖煌研究组利用上海光源BL02U2表面衍射线站的X射线衍射倒易空间映射方法,证实了反铁电PbZrO3中存在偶极子有序排列,具有高开关比潜力,进而报道了一种低电压驱动的高开关比、快速和长寿命的热开关,通过采用一种可逆调节原始单元内原子数的新机制在反铁电PbZrO3中实现。制成的热敏开关,可以通过控制小电压,实现从反铁电到铁电的转变,进而显著改变其热性能,在热传输方向上产生了高达两倍的效果,并满足基于PbZrO3的热敏开关与其他系统的集成。这些发现促进了对(反)铁电体中声子传输的理解,并为实现传热的主动控制提供了有效的策略。相关成果以题为“Low voltage–driven high-performance thermal switching in antiferroelectric PbZrO3 thin films”发表在Science上(Science 382, 6676, 1265 (2023))。
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