【摘 要】
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随着电子元器件小型化微型化的要求以及环境友好的需求,传统的制冷设备已经无法满足当代社会的需求,全新的固态制冷技术正在蓬勃发展,其中电卡制冷由于其能耗低无噪音无污染引起了人们的广泛关注,电卡效应主要利用的是极性材料内部的等温熵变进行制冷,而铁电材料由于其极化翻转特性成为电卡制冷的首选材料。当绝热温度变化（（35）T）大于3 K时,便可满足固态制冷实际应用的要求,且绝热温度变化越大其成本及能耗将越低。
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随着电子元器件小型化微型化的要求以及环境友好的需求,传统的制冷设备已经无法满足当代社会的需求,全新的固态制冷技术正在蓬勃发展,其中电卡制冷由于其能耗低无噪音无污染引起了人们的广泛关注,电卡效应主要利用的是极性材料内部的等温熵变进行制冷,而铁电材料由于其极化翻转特性成为电卡制冷的首选材料。当绝热温度变化（（35）T）大于3 K时,便可满足固态制冷实际应用的要求,且绝热温度变化越大其成本及能耗将越低。为满足在低温区间获得大电卡效应的目的,实验文献将研究热点放在了铁电材料与PVDF铁电高分子材料的复合薄膜上,并得出以铁电纳米纤维为填料的复合薄膜表现出了满足固态制冷需求的电卡效应。因此本文将选取其中的铁电纳米纤维为研究对象,建立了不同于传统纤维理论模型的平行分布的纳米纤维的理论模型,通过相场模拟的方法研究该纳米纤维的电卡效应。一维纳米材料由于特殊的表面形貌,使其性能受到材料尺寸及表面效应的影响。因此首先研究了半径对Pb TiO3（PTO）纳米纤维的电卡效应的影响,得出等温熵变（（35）S）及绝热温度变化（（35）T）最大的半径为50 nm。随后引入纳米纤维的表面能,通过外推长度调控50 nm纳米纤维的电卡效应。在外推长度为6 nm,半径为50nm的PTO纳米纤维中获得了接近19 K的绝热温度变化,但获取温度为660℃。受相变温度过高的限制,进一步通过表面张力诱导50 nm的PTO纳米纤维低于相变温度温度范围内的畴变,结果发现表面压缩应力的作用可以显著增强低温区间纳米纤维的电卡效应,可以在200℃操作温度下,260 k V/cm的电场作用下获得了约5 K的绝热温度变化。虽符合实际应用的要求,但操作温度仍果然较高,且（35）T的数值比相变点处小很多,因此进一步提出对PTO进行固溶改性,以实现在低温区(PbxSr（1-x）)TiO3纳米纤维中获得大的电卡效应。基于上述工作,本文进一步给出了不同Sr、Pb比的50 nm(PbxSr（1-x）)TiO3纳米纤维在600 k V/cm的电场强度作用下的电卡效应,结果发现可以在100℃时于Pb0.55Sr0.45TiO3纳米纤维中获得8 K的绝热温度变化,可见Sr的加入可以实现降低纤维的相变温度,实现在低温区获得大电卡效应的目的。基于第三章的结论,本文进一步对各组分的纳米纤维进行表面张力的调控,给出了不同组分纳米纤维在不同表面张力作用下电卡效应的最大数值及对应温度,便于寻找不同服役环境下,电卡效应最大的纳米纤维对应的参数组合。
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