近日，Science在線發(fā)表了美國加州大學(xué)洛杉磯分校裴啟兵教授等人以題為“Highly efficient electrocaloric cooling with electrostatic actuation”的文章，該團(tuán)隊(duì)利用柔性電熱（EC）聚合物膜和靜電致動(dòng)機(jī)構(gòu)開發(fā)出了一種具有高熱力學(xué)效率的冷卻裝置。可逆靜電力降低了寄生功率消耗，并通過與熱源或散熱器的良好熱接觸進(jìn)行有效的熱傳遞。EC設(shè)備產(chǎn)生的冷卻功率為2.8W/g，COP為13。新的冷卻裝置比現(xiàn)有的固態(tài)冷卻技術(shù)更加高效和緊湊，為各種實(shí)際應(yīng)用開辟了全新的途徑。同期賓夕法尼亞州立大學(xué)章啟明等人發(fā)表了題為“The refrigerant is also the pump”的評論。
圖1 固態(tài)EC冷卻裝置
圖2 P（VDF-TrFE-CFE）冷卻裝置通過靜電驅(qū)動(dòng)將熱量從熱源移動(dòng)到散熱器的工作機(jī)制
圖3 EC聚合物冷卻裝置的性能
圖4 柔性EC冷卻裝置的性能
數(shù)據(jù)顯示，該薄膜每克制冷功率高達(dá)2.8瓦，性能系數(shù)超過現(xiàn)有蒸氣壓縮制冷技術(shù)。“這意味著轉(zhuǎn)移同樣的熱量，我們的設(shè)備消耗更少的電能。”裴啟兵說。
測試結(jié)果表明，他們制造的降溫儀器讓一部三星智能手機(jī)電池的溫度在5秒內(nèi)降低了8℃。相比之下，空氣降溫技術(shù)在50秒內(nèi)僅降低3℃。
當(dāng)談到這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景，裴啟兵說，它可以做成很小的制冷器，放在口袋隨身攜帶；可根據(jù)個(gè)人的需要來調(diào)節(jié)身體不同部位的溫度，且耗電量很小；也可給手機(jī)、電腦和可穿戴電子產(chǎn)品等有效降溫，延長它們的使用壽命。
《科學(xué)》雜志配發(fā)的評論文章寫道，有了這項(xiàng)技術(shù)，“人們可以想象，可穿戴式冷卻繃帶將取代冰袋，敷在傷口等；小型空調(diào)和熱管理系統(tǒng)可以安置在辦公桌上或整合到座椅里，進(jìn)行局部性氣溫控制；芯片實(shí)驗(yàn)室這樣的電子設(shè)備也將成為可能”。
論文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/357/6356/1130
資料來源：材料人、中國科學(xué)報(bào)
