即时发布
北卡罗来纳州立大学的一项新研究揭示了电场如何用于改变铁电材料的热特性，使工程师能够操纵材料中的热流动。铁电材料应用广泛，从超声设备到存储技术。
“我们在这里的工作是一个重大的进步，因为我们使用了大样本量，并提供了应用于铁电材料的电场类型与材料中的热响应之间关系的详细信息，”北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程副教授、该研究的通讯作者刘军说。“在实践中，这允许用户通过施加不同的电场(使用交流电(AC)或直流电(DC))来调整材料的热行为，这为开发新技术来管理通过各种设备的热流动铺平了道路。”
在这项工作中，研究人员使用了一种名为PMN-PT的铁电材料，这种材料用于传感器、执行器和超声波设备等技术。为了反映现实世界的情况，研究人员在室温下使用了2.5毫米厚的样品。
在这项研究中，研究人员使用交流和直流源对材料施加不同强度的电场。他们测试中的其他变量是电流的频率和材料暴露在电场中的时间长度。
然后，研究人员使用了一套方法来测量每个样品的热特性是如何随着不同的电场条件而变化的。
研究人员发现，电场强度(无论是交流电还是直流电)、时间和频率这四个变量都在电场如何改变材料的热性能方面发挥了作用。
“详细了解这四个变量是如何影响材料的热性能的，这让我们在工程设计材料的热行为方面有了很大的控制，”北卡罗来纳州立大学的博士生Ankit Negi说，他是一篇关于该研究的期刊文章的第一作者。
“我们希望对其他铁电材料的电场和热特性之间的关系建立类似的详细了解，”刘说。“我们愿意就这项工作如何为新应用程序的开发提供信息进行合作。”
这张纸。”铁电畴壁工程实现PMN-PT单晶的热调制的文章发表在该杂志上先进材料．合著者包括北卡罗来纳州立大学博士后研究员Hwang Pill Kim;北卡罗莱纳州立大学博士生Anastasia Timofeeva和Xuanyi Zhang;北卡罗来纳州立大学Andrew A. Adams机械与航空航天工程特聘教授朱勇;北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程特聘教授卡拉·彼得斯;北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程特聘教授蒋晓宁;北卡罗来纳州立大学物理学副教授Divine Kumah;爱达荷国家实验室的华子龙。
这项研究得到了美国国家科学基金会的支持，资助号为2011978;海军研究办公室，授权号N00014-21-1-2058;并通过美国能源部爱达荷州运营办公室合同DE-AC07-05ID14517下的国际实验室指导研究与开发计划。
希普曼-
编者须知:研究摘要如下。
铁电畴壁工程在PMN-PT单晶中的热调制
作者: Ankit Negi, Hwang Pill Kim, Anastasia Timofeeva, Xuanyi Zhang, Yong Zhu, Kara Peters, Divine Kumah, xianing Jiang和Jun Liu，北卡罗来纳州立大学;华子龙，爱达荷国家实验室
发表: 2月16日先进材料
DOI: 10.1002 / adma.202211286
文摘:铁电畴壁就像热电阻一样，可以通过操纵来实现热导率的动态调制(k)，这对于发展新型声子电路是必不可少的。尽管人们对此很感兴趣，但在大块材料中实现室温热调制却很少受到关注，因为在获得高导热开关比(k高/k低)，特别是在商业上可行的材料。在这里，我们演示了2.5 mm厚的Pb(Mg1／3注2／3阿)3.- - - - - -xPbTiO3.(中性粒细胞-xPT)单晶。利用先进的极化条件，系统地研究了PMN-的组成和取向依赖性xPT时，我们观察到热导率开关比的范围最大≈1.27。同时测量压电系数(d33偏振光显微镜(PLM)和定量PLM的双折射变化表明，与非极态相比，中间极态(0< d33< d33岁的马克斯)的值较低，因为域名的大小增大了。在优化的极化条件下(d33岁的马克斯)时，畴尺寸的不均匀性增加，导致畴壁密度增加。这项工作突出了商用PMN-的潜力xPT单晶和其他弛豫铁电体，用于实现固态器件中的温度控制。
