Китайские ученые разработали новый керамический материал, который может значительно улучшить производительность и эффективность систем охлаждения нового поколения. Исследование, проведенное группой специалистов из Университета Сиань Цзяотун и партнерских организаций, было опубликовано в журнале Nature Communications. Оно посвящено классу материалов, известных как релаксирующая сегнетоэлектрическая керамика, способной генерировать или поглощать тепло под воздействием электрического поля, что называется электрокалорическим эффектом.
Основная цель исследования — решить важную проблему в области электрокалорического охлаждения: найти материалы, которые обеспечивают эффективное охлаждение и стабильную работу в широком диапазоне температур. Большинство существующих материалов показывают хорошие результаты только в узком температурном диапазоне, что ограничивает их применение. Новая керамика, разработанная командой, демонстрирует отличные характеристики в диапазоне от 30 до 80 °C и стабильные результаты, что делает её подходящей для использования в электронике и бытовых системах охлаждения.
Ученые достигли этого, точно настроив состав материала и контролируя его внутреннюю структуру в процессе производства. Такой комплексный подход позволил улучшить реакцию материала на охлаждение и обеспечить его стабильность при многократном использовании. В лабораторных испытаниях керамика показала изменение температуры до 3,9 °C под воздействием электрического поля, что является значительным достижением для данной технологии.
По словам исследователей, этот прорыв может привести к созданию более компактных, энергоэффективных и экологически чистых систем охлаждения, которые не зависят от традиционных хладагентов, способствующих выбросам парниковых газов. Следующим шагом станет адаптация технологии для реальных устройств с использованием современных методов производства и системной интеграции.
«Это исследование открывает новые горизонты для создания экологически чистых решений в области охлаждения», — отметили авторы. «Наша керамика сочетает в себе высокую производительность и температурную стабильность, что делает её перспективным материалом для будущих систем твердотельного охлаждения».