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Giant Room-Temperature Electrocaloric Effect of Polymer-Ceramic Composites with Orientated BaSrTiO3 Nanofibers
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-08-10 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01776 Kailun Zou 1 , Cancan Shao 2 , Peijia Bai 3 , Chao Zhang 1 , Ying Yang 1 , Rundong Guo 1 , Houbing Huang 2 , Wei Luo 1 , Rujun Ma 3 , Yong Cao 4 , Aixiang Sun 4 , Guangzu Zhang 1 , Shenglin Jiang 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-08-10 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01776 Kailun Zou 1 , Cancan Shao 2 , Peijia Bai 3 , Chao Zhang 1 , Ying Yang 1 , Rundong Guo 1 , Houbing Huang 2 , Wei Luo 1 , Rujun Ma 3 , Yong Cao 4 , Aixiang Sun 4 , Guangzu Zhang 1 , Shenglin Jiang 1
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Cooling based on the electrocaloric effect (ECE) is a promising solution to environmental and energy efficiency problems of vapor-compression refrigeration. Ferroelectric polymer-ceramics nanocomposites, integrating high electric breakdown of organic ferroelectrics and large EC strength of ceramics, are attractive EC materials. Here, we tuned the orientation of Ba0.67Sr0.33TiO3 nanofibers (BST nfs) in the P(VDF-TrFE-CFE) polymer. When the nfs were aligned parallel to the field, a ΔT of 11.3 K with an EC strength of 0.16 K·m/MV was achieved in the blends. The EC strength not only surpasses advanced nanocomposites but also is comparable to ferroelectric ceramics. The simulation indicates that a significantly higher electric field is concentrated in polymer regions around the ends of the orientated nfs, contributing to easier flipping of polymer chains for large ECE. This work provides a new method to obtain large ECE in composites for next-generation refrigeration.
中文翻译：
具有定向 BaSrTiO3 纳米纤维的聚合物-陶瓷复合材料的巨大室温电热效应
基于电热效应 (ECE) 的冷却是解决蒸汽压缩制冷的环境和能源效率问题的有前途的解决方案。铁电聚合物-陶瓷纳米复合材料结合了有机铁电体的高电击穿和陶瓷的高电导率，是有吸引力的电导材料。在这里，我们调整了P(VDF-TrFE-CFE) 聚合物中 Ba 0.67 Sr 0.33 TiO 3纳米纤维 (BST nfs) 的取向。当 nfs 平行于场对齐时，ΔT在共混物中实现了 11.3 K 和 0.16 K·m/MV 的 EC 强度。EC强度不仅超过了先进的纳米复合材料，而且可以与铁电陶瓷相媲美。模拟表明，明显更高的电场集中在定向 nfs 末端周围的聚合物区域，有助于更容易翻转大型 ECE 的聚合物链。这项工作提供了一种在下一代制冷复合材料中获得大 ECE 的新方法。
更新日期：2022-08-10
中文翻译：
具有定向 BaSrTiO3 纳米纤维的聚合物-陶瓷复合材料的巨大室温电热效应
基于电热效应 (ECE) 的冷却是解决蒸汽压缩制冷的环境和能源效率问题的有前途的解决方案。铁电聚合物-陶瓷纳米复合材料结合了有机铁电体的高电击穿和陶瓷的高电导率，是有吸引力的电导材料。在这里，我们调整了P(VDF-TrFE-CFE) 聚合物中 Ba 0.67 Sr 0.33 TiO 3纳米纤维 (BST nfs) 的取向。当 nfs 平行于场对齐时，ΔT在共混物中实现了 11.3 K 和 0.16 K·m/MV 的 EC 强度。EC强度不仅超过了先进的纳米复合材料，而且可以与铁电陶瓷相媲美。模拟表明，明显更高的电场集中在定向 nfs 末端周围的聚合物区域，有助于更容易翻转大型 ECE 的聚合物链。这项工作提供了一种在下一代制冷复合材料中获得大 ECE 的新方法。
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