發(fā)布時(shí)間：2017-08-08 10:34

  本文關(guān)鍵詞：鐵電材料電熱效應(yīng)的應(yīng)變調(diào)控

  更多相關(guān)文章： 鐵電材料 電熱效應(yīng) 應(yīng)變 疇變 相場

【摘要】：電熱效應(yīng)是指在絕熱條件下,對(duì)鐵電體施加電場時(shí)材料本身溫度發(fā)生改變的現(xiàn)象。目前,電熱效應(yīng)受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注,在固態(tài)冷卻設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用前景。與現(xiàn)有的壓縮式制冷比較,電熱制冷是一種新型的、高效的、環(huán)保的制冷機(jī)制。而鐵電材料由于其良好的電熱性能一直被視為電熱設(shè)備或電熱性能研究的主要候選材料。因此,深入研究鐵電材料的電熱效應(yīng)對(duì)于電熱制冷技術(shù)的發(fā)展具有非常重要的理論指導(dǎo)意義。眾所周知,鐵電材料疇結(jié)構(gòu)的變化可以顯著的改變其壓電、介電性能,因而鐵電材料疇結(jié)構(gòu)的變化對(duì)其電熱效應(yīng)也將產(chǎn)生顯著的影響。而以往的研究結(jié)果表明外加應(yīng)變可以使鐵電材料在隨溫度變化的演化過程中由多疇?wèi)B(tài)轉(zhuǎn)化為單疇?wèi)B(tài),所以應(yīng)變引發(fā)的疇變將會(huì)明顯地影響鐵電材料電熱性能。因此,本文基于鐵電材料熱力學(xué)理論,采用相場法系統(tǒng)地研究了外加應(yīng)變對(duì)多疇鐵電體、鐵電納米管以及鐵電多晶電熱效應(yīng)的調(diào)控作用。本文通過相場模擬發(fā)現(xiàn)多疇鐵電體的疇變類似于相變可以引發(fā)大的電熱效應(yīng),并使多疇鐵電體在疇變溫度附近具有異常大的電熱效應(yīng)。同時(shí),由于疇變溫度低于居里溫度,且疇變溫度與相變溫度類似可以通過外加應(yīng)變來進(jìn)行調(diào)節(jié),從而使多疇鐵電體在較寬的溫度范圍內(nèi)存在大的電熱效應(yīng)。其中拉應(yīng)變不僅可以提高多疇鐵電體的疇變溫度,還使模型的平均絕熱溫度變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于施加壓應(yīng)變的情況。但對(duì)于鐵電納米管而言,徑向壓應(yīng)變使其在室溫附近具有極大的電熱效應(yīng),這主要是由外部作用引發(fā)的疇變即多疇轉(zhuǎn)化為單疇引起。它為鐵電納米結(jié)構(gòu)電熱效應(yīng)的應(yīng)用提供了新的思路。最后對(duì)于鐵電多晶體,從疇結(jié)構(gòu)的演化來看,極化翻轉(zhuǎn)首先發(fā)生在低取向角度的晶粒的晶界處。相比無應(yīng)變狀態(tài),拉伸應(yīng)變使鐵電多晶體形核過程和多疇結(jié)構(gòu)的形成更易進(jìn)行。而在電熱效應(yīng)方面,拉應(yīng)變卻會(huì)減弱鐵電材料的電熱性能。綜上,應(yīng)變對(duì)不同鐵電材料疇結(jié)構(gòu)的變化都起到了獨(dú)特的調(diào)控作用,而疇結(jié)構(gòu)的變化會(huì)引發(fā)大的電熱效應(yīng),因此我們可以通過調(diào)節(jié)外加應(yīng)變來提高鐵電材料的電熱效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：鐵電材料 電熱效應(yīng) 應(yīng)變 疇變 相場
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM221
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 鐵電材料簡介以及鐵電電熱制冷原理10-15
• 1.3 鐵電材料電熱效應(yīng)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 論文的研究目的和內(nèi)容17-20
• 第2章 單疇鐵電材料的電熱效應(yīng)20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 電熱效應(yīng)的熱力學(xué)理論20-24
• 2.3 機(jī)械邊界、外加電場以及應(yīng)變對(duì)BaTiO_3的電熱效應(yīng)的調(diào)控24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第3章 多疇鐵電材料電熱效應(yīng)的應(yīng)變調(diào)控28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 多疇鐵電體的計(jì)算方法及模型29-30
• 3.3 結(jié)果與討論30-40
• 3.3.1 多疇鐵電體疇結(jié)構(gòu)隨溫度的變化30-34
• 3.3.2 多疇鐵電體極化隨溫度的變化34-36
• 3.3.3 應(yīng)變對(duì)多疇鐵電體電熱效應(yīng)的調(diào)控36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 室溫下鐵電納米管電熱效應(yīng)的應(yīng)變調(diào)控41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 鐵電納米管計(jì)算方法及模型42-44
• 4.3 結(jié)果及討論44-52
• 4.3.1 鐵電納米管極化隨溫度變化44-48
• 4.3.2 室溫附近鐵電納米管的絕熱溫度變化48-51
• 4.3.3 鐵電納米管電熱效應(yīng)的應(yīng)變調(diào)控51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 鐵電多晶體電熱效應(yīng)的應(yīng)變調(diào)控53-66
• 5.1 引言53
• 5.2 鐵電多晶體計(jì)算方法及模型53-57
• 5.3 結(jié)果與討論57-65
• 5.3.1 鐵電多晶體極化隨溫度變化57-60
• 5.3.2 鐵電多晶體疇結(jié)構(gòu)隨溫度的變化60-62
• 5.3.3 應(yīng)變對(duì)鐵電多晶體電熱效應(yīng)的調(diào)控62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-75
• 作者簡歷75

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