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    1. 探索發現 · 交大智慧

      Joule期刊封面文章刊登上海交大機械動力學院陳江平教授、錢小石副教授團隊綜述論文

      近日,上海交大機械動力學院陳江平教授、錢小石副教授團隊在國際能源研究型刊物Joule上發表題為“Electrocaloric Cooling Materials and Devices for Zero-Global-Warming-Potential, High-Efficiency Refrigeration”的綜述文章,總結電卡制冷技術十余年的發展并對未來的研究重點及方向進行了展望。機械動力學院施駿業博士、碩士生韓東霖、李子超為共同第一作者,錢小石副教授為唯一通訊作者。論文為Joule該期封面文章。

      為了解決全球氣候變暖問題,當今科學界不斷努力開發節能減排技術。在所有的高能耗行業中,制冷空調行業消耗全社會總用電量的四分之一,同時由于常用制冷劑是著名的溫室氣體,國際社會制定了蒙特利爾協定基加利修正案,凍結HFC類制冷劑的使用。相對于開發新型制冷劑,電卡制冷技術(Electrocaloric Refrigeration)從熱力學循環上重新定義了制冷技術,是對現有替代方案的重要補充。電卡技術的制冷效果來源于變化電場中凝聚態材料的相變,得到吸熱/放熱的循環制冷效果。該技術的發展涉及機械、制冷工程、電子工程、材料工程、凝聚態物理等領域,充滿挑戰性。

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      錢小石在文中對巨電卡效應基礎理論,電卡材料表征方法,以及十余年來電卡制冷技術發展出的新材料、新物理效應進行了詳細描述,并對電卡材料的當量全球氣候變暖指數(TEWI)進行了分析,結果表明電卡制冷技術TEWI值為常規蒸汽壓縮技術的5%,與同為固態制冷的半導體制冷相比,僅為其TEWI值的13~20%。文章還展望了電卡制冷這一全新制冷技術的挑戰和機遇,同時對電卡制冷器件設計及應用場景進行了描述。由于具有集成度高,易維護,體積大小可控等優點,電卡芯片級冷卻系統可以應用于高熱流密度的5G通訊基站/云服務器熱管理;航空級電卡制冷器可應用于近空間高超音速飛行器熱防護;電卡單兵可穿戴微氣候系統可服務于南沙島礁上的官兵,烈日下的交警,高爐旁的工人,火場中的消防員等;醫療級電卡冷療儀可以應用于人體局部精準溫控治療;車載電卡制冷系統可用于新能源汽車電池/電機/電器及乘員艙高效集中熱管理系統等。

      錢小石于2018年8月回國組建先進材料與熱應用實驗室(LAMTA),已作為通訊作者在Joule、Small等期刊發表研究成果。LAMTA致力于新型、智慧熱管理技術的前沿研究,關注工程熱物理、凝聚態物理、材料物理與化學等領域的學科交叉。

      論文鏈接:DOI: https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.03.021

      秋巖
      機械與動力工程學院
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