近年来,实验上关于铁电材料巨电熵效应的报道引起了研究者们的热切关注。具有巨电熵效应的材料可以广泛地应用于芯片等电子器件的制冷、热泵、热电换能器、能量收集器等领域。尤其是基于电熵效应的新型的制冷方式是非常环保、节能、高效的,因此也有可能会取代传统的气体压缩制冷方式。而且实验上可能制备出基于电熵效应的小尺度的制冷器件,所以可以用于解决目前棘手的集成电路散热问题。对铁电纳米材料电熵效应的研究,不仅在理论上具有重要的学术价值,而且在工业和科技上有着广泛的应用前景,是当前材料物理和凝聚态物理研究领域中的前沿课题。本文重点从以下两个方面研究了铁电纳米材料的电熵效应:1热应力对铁电纳米壳层的电熵效应和介电调谐率的影响采用修正了的Landau-Ginzburg-Devonshire （LGD）理论研究了生长在不同的纳米线衬底上的BaTiO3纳米壳层的电熵特性和介电响应。在计算中充分考虑了表面曲率导致的应力、壳层与衬底之间的热膨胀失配导致的热应力的影响。计算结果表明,当纳米壳层的厚度下降到2nm时依然可以保持铁电性,并且在临界尺寸附近体现出很大的热电系数。压缩热应力不仅能显著增强BaTiO3纳米壳层的电熵特性,而且有效地提高了BaTiO₃纳米壳层的介电调谐率。更重要的是,和块材料相比,BaTiO3纳米壳层具有很大的电熵效应:以Si为衬底时,绝热温度差ΔT （Tm） =2.09 K,以MgO为衬底时,绝热温度差ΔT （Tm） =2.33 K。因此实验上可通过选择不同的纳米壳层尺寸、退火温度、不同的热膨胀系数的衬底材料来调控热应力,从而获得增强铁电纳米材料的电熵效应的有效途径。2室温下PbZr_0.95Ti_0.05O₃薄膜的反常电熵效应通过引入Kittle的双子格模型研究了PbZr_0.95Ti_0.05O₃薄膜在外加电场诱导下的反铁电→铁电相变的电熵效应。首先,我们成功地拟合了PbZr_0.95Ti_0.05O₃薄膜的双电滞回线,并分析了电场诱导的反铁电→铁电相变的物理机制,计算结果表明PbZr_0.95Ti_0.05O₃在反铁电相下子格的极化要比铁电相大,这与实验已有的结果是一致的。其次,PbZr_0.95Ti_0.05O₃薄膜的反铁电相的熵要远比铁电相低,所以当外加电场将PbZr_0.95Ti_0.05O₃薄膜由反铁电相扭转到铁电相时,体系的熵是增加的,即一个正的外加电场差值ΔE产生了一个正的熵变ΔS。这与通常意义上的电熵效应是不同的,因此我们首次提出了“反常电熵效应（Abnormal electrocaloric effect）”的概念。更令人兴奋的是,这个反常电熵效应是非常显著的。我们的理论计算结果是ΔT = ?8 .8K （ΔE= 600kV/cm）,根据实验数据估算的结果是ΔT= - 10.8 K,而且我们可以在室温附近很宽的温度区间内获得巨大的反常电熵效应。这也为获得巨电熵效应提供了另一条有效的途径。