【摘 要】
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电卡效应（ECE）指的是某种材料在电场作用下,会发生偶极子的有序排列,这个过程中产生了等温熵变（ΔS）和绝热温变（ΔT）。电卡制冷可以应用在小型电子器件,帮助芯片、电池等半导体散热,具有容量小、使用安全、制冷效率高等优点。本文利用聚酰胺与金属盐的络合,施加电场下发生电致结晶的现象并且产生电制冷效应,这种新型的电制冷材料施加电场极小,电制冷强度远远高于传统的铁电材料。使用溶剂-流延成膜法,制备了尼龙
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.51673154）；
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电卡效应（ECE）指的是某种材料在电场作用下,会发生偶极子的有序排列,这个过程中产生了等温熵变（ΔS）和绝热温变（ΔT）。电卡制冷可以应用在小型电子器件,帮助芯片、电池等半导体散热,具有容量小、使用安全、制冷效率高等优点。本文利用聚酰胺与金属盐的络合,施加电场下发生电致结晶的现象并且产生电制冷效应,这种新型的电制冷材料施加电场极小,电制冷强度远远高于传统的铁电材料。使用溶剂-流延成膜法,制备了尼龙66/氯化锂/1-丙基-3-甲基咪唑溴盐（PMIMBr）薄膜材料。DSC和XRD结果表明,当Li Cl的体积分数为5%时,尼龙66会从结晶态变成无定形态。PMIMBr用于提高复合材料的导电性,加快Li+的迁移速度。通过直接测量法测定,在0.6 k V·cm-1电场下,PA66/Li Cl/PMIMBr薄膜产生的绝热温变为7.7 K,表现出巨大的电制冷效应,其电冷却强度为12.8K·cm·k V-1,远高于传统的铁电类电卡材料。原位XRD和原子吸收光谱表明PA66/Li Cl/PMIMBr薄膜在电卡效应产生过程中,存在尼龙66的电致结晶现象,Li+会向负极迁移并回迁。通过调节尼龙66、LiCl和2-氯乙醇的比例,制备了尼龙66/Li Cl高分子凝胶体。加入适当含量的四氟硼酸盐离子液体代替PMIMBr,避免Br离子从凝胶中电解出来,同时加快Li+的迁移速度。FTIR和XRD显示Li+与尼龙66酰胺键的络合结构和尼龙66/Li Cl凝胶中存在部分结晶区域。~1HNMR结果表明凝胶体系中Li+也会与酰胺键络合。在0.01 k V·cm-1电场下,利用DSC法间接计算出聚酰胺凝胶产生的绝热温变为18.7 K。原位XRD和离子浓度测试表明尼龙66/Li Cl凝胶在电制冷效应产生过程中,也存在尼龙66由非晶态-结晶态的转变过程,Li+迁移和回迁过程。高温常压反应合成了尼龙6-聚醚胺D2000嵌段共聚物,聚醚胺是一种柔性链段,可以降低聚酰胺的玻璃化转变温度,从而让聚酰胺分子链更容易运动,复合材料可以在室温范围内更好地产生晶态转变。通过溶剂-流延成膜法,制备了尼龙6-聚醚胺共聚物/Li Cl/PMIMBr薄膜材料,在0.6 k V·cm-1电场下,复合薄膜产生的绝热温变为11.2 K,所需驱动电场强度小,安全可靠。
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