O le ofoina atu o punaoa gafataulimaina o le eletise o se tasi lea o luitau sili ona taua o lenei seneturi. O vaega su'esu'e i mea e selesele ai le malosi e afua mai i lenei fa'aosofiaga, e aofia ai le thermoelectric1, photovoltaic2 ma le thermophotovoltaics3. E ui lava e le lava a matou meafaitino ma masini e mafai ona seleseleina le malosi i le laina o Joule, o mea pyroelectric e mafai ona faʻaliliuina le eletise eletise i suiga o le vevela o taimi e taʻua o sensors4 ma le seleselega malosi5,6,7. O iinei ua matou atiaeina ai se seleselega malosi vevela macroscopic i le tulaga o se capacitor multilayer faia i le 42 kalama o le scandium tantalate, e maua ai le 11.2 J o le malosi eletise i le taamilosaga thermodynamic. E mafai ona fa'atupuina le mamafa o le eletise e o'o atu i le 4.43 J cm-3 i le ta'amilosaga ta'itasi. Matou te faʻaalia foʻi e lua ia module e mamafa le 0.3 g e lava e faʻaauau ai le faʻaogaina o le malosi o le seleselega tutoʻatasi ma microcontrollers faʻapipiʻi ma masini vevela. Ma le mea mulimuli, matou te faʻaalia mo le vevela o le 10 K, e mafai ona oʻo atu nei capacitors multilayer i le 40% Carnot efficiency. O nei meatotino e mafua mai i le (1) suiga o le vaega o le ferroelectric mo le maualuga o le malosi, (2) maualalo le tafe o le taimi nei e taofia ai le gau, ma le (3) maualuga le gau. O nei mea e seleseleina le malosi o le pyroelectric macroscopic o loʻo toe faʻafoʻiina le gaosiga o le eletise thermoelectric.
A fa'atusatusa i le fa'alili ole vevela fa'avanoa e mana'omia mo mea fa'aeletise, o le seleselega malosi o mea fa'aeletise e mana'omia ai le ta'amilosaga vevela ile taimi. O lona uiga o se taamilosaga thermodynamic, lea e sili ona faamatalaina e le entropy (S) -temperature (T) ata. O le ata 1a o lo'o fa'aalia ai se fa'asologa masani a le ST o se mea e le laina laina pyroelectric (NLP) o lo'o fa'aalia ai se suiga o le ferroelectric-paraelectric fa'asolosolo i le scandium lead tantalate (PST). O vaega lanumoana ma lanu meamata o le taamilosaga i luga o le ata ST e fetaui ma le malosiaga eletise ua liua i le taamilosaga Olson (lua isothermal ma lua isopole vaega). O iinei tatou te mafaufau ai i taʻamilosaga e lua ma le suiga o le eletise eletise tutusa (fanua i luga ma le ese) ma le suiga o le vevela ΔT, e ui i le eseese o le vevela muamua. O le taamilosaga lanumeamata e le o iai i le vaega o suiga o vaega ma o lea e sili atu le laʻititi nai lo le taamilosaga lanumoana o loʻo i totonu o le vaega o suiga. I le ata ST, o le tele o le vaega, o le tele foi lea o le malosi e aoina. O le mea lea, o le suiga vaega e tatau ona aoina atili le malosi. O le manaʻomia mo le tele o le uila uila i le NLP e talitutusa lava ma le manaʻoga mo talosaga eletise9, 10, 11, 12 lea na faʻaalia ai talu ai nei e le PST multilayer capacitors (MLCs) ma le PVDF-based terpolymers. tulaga fa'amalieina fa'atinoga ile ta'amilosaga 13,14,15,16. O lea la, ua matou fa'ailoaina PST MLCs e fiafia mo le seleseleina o le malosi vevela. O nei faʻataʻitaʻiga ua faʻamatalaina atoatoa i metotia ma faʻaalia i faʻamatalaga faaopoopo 1 (scanning electron microscopy), 2 (X-ray diffraction) ma le 3 (calorimetry).
a, Ata o se entropy (S) -vevela (T) fasi fanua faʻatasi ma le eletise eletise i luga ma faʻaoga i mea NLP faʻaalia suiga vaega. E lua ta'amilosaga aoina o le malosi o lo'o fa'aalia i sone vevela eseese e lua. O taamilosaga lanumoana ma lanu meamata e tupu i totonu ma fafo atu o le suiga vaega, faasologa, ma faaiʻu i vaega eseese o luga. b, lua DE PST MLC mama unipolar, 1 mm mafiafia, fuaina i le va o le 0 ma le 155 kV cm-1 i le 20 °C ma le 90 °C, i le faasologa, ma le taamilosaga Olsen tutusa. O mataitusi ABCD e faasino i setete eseese i le taamilosaga a Olson. AB: MLCs na molia ile 155 kV cm-1 ile 20°C. TLM: MLC sa tausia ile 155 kV cm-1 ma le vevela na siitia ile 90 °C. CD: MLC e alu i le 90°C. TA: MLC maalili i le 20°C ile leai se fanua. O le vaega lanumoana e fetaui ma le mana fa'aoga e mana'omia e amata ai le taamilosaga. O le vaega moli o le malosi e aoina i le taamilosaga e tasi. c, vaega pito i luga, voltage (uliuli) ma le taimi nei (lanumumu) fa'atusatusa i le taimi, siaki i le taamilosaga tutusa a Olson e pei o b. O mea faʻapipiʻi e lua o loʻo faʻatusalia ai le faʻateleina o le voltage ma le taimi nei i vaega autu i le taamilosaga. I le laulau pito i lalo, o pupuni samasama ma lanu meamata o loʻo faʻatusalia ai le vevela tutusa ma le malosi, faʻasologa, mo se MLC 1 mm mafiafia. Malosiaga e fuafua mai i le taimi nei ma le voltage curves i luga o le laulau pito i luga. Malosiaga leaga e fetaui ma le malosi aoina. O laasaga e fetaui ma mataitusi tetele i fuainumera e fa e tutusa ma le taamilosaga a Olson. O le taamilosaga AB'CD e fetaui ma le taamilosaga Stirling (fa'amatalaga faaopoopo 7).
o le E ma le D o le eletise eletise ma le eletise eletise, i le faasologa. Nd e mafai ona maua fa'alilolilo mai le DE circuit (Fig. 1b) po'o sa'o e ala i le amataina o se taamilosaga thermodynamic. O auala sili ona aoga na faamatalaina e Olsen i lana galuega paionia i le aoina o le malosi o le pyroelectric i le 1980s17.
I luga o le fig. 1b o lo'o fa'aalia ai fa'amaufa'ailoga DE monopolar e lua o fa'ata'ita'iga PST-MLC mafiafia 1 mm ua fa'apotopotoina i le 20 °C ma le 90 °C, i le faasologa, i luga o le 0 i le 155 kV cm-1 (600 V). E mafai ona fa'aoga nei ta'amilosaga e lua e fa'atatau ai le malosi o lo'o aoina mai ile ta'amilosaga a Olson o lo'o fa'aalia ile Ata 1a. O le mea moni, o le taamilosaga Olsen e aofia ai lala isofield e lua (i'inei, leai se fanua i le lala DA ma le 155 kV cm-1 i le lala BC) ma lala e lua isothermal (i'inei, 20 ° C ma le 20 ° C i le lala AB) . C i le lala CD) O le malosi e aoina i le taamilosaga e fetaui ma le lanu moli ma le lanumoana (EdD integral). Ole malosi ole aoina ole Nd ole 'ese'esega ile va ole malosi ole fa'aogaina ma le fa'aulufaleina, e na'o le vaega moli ile ata. 1b. O lenei taamilosaga faapitoa a Olson e maua ai le Nd malosi malosi o le 1.78 J cm-3. O le ta'amilosaga Stirling o se isi suiga i le ta'amilosaga a Olson (Fa'amatalaga Faaopoopo 7). Talu ai ona o le fa'atonuga tumau (tatala ta'avale) e sili atu ona faigofie ona maua, o le malosi malosi na maua mai le Ata 1b (cycle AB'CD) e o'o atu i le 1.25 J cm-3. E na'o le 70% lea o mea e mafai e le taamilosaga a Olson ona aoina, ae o mea faigaluega faigofie e selesele ai.
E le gata i lea, na matou fuaina saʻo le malosi na aoina i le taamilosaga a Olson e ala i le faʻamalosia o le PST MLC e faʻaaoga ai le Linkam e pulea le vevela ma se mita puna (auala). Ata 1c i le pito i luga ma i totonu o faʻapipiʻi taʻitasi o loʻo faʻaalia ai le taimi nei (mumu) ma le voltage (uliuli) o loʻo aoina i luga o le 1 mm mafiafia PST MLC tutusa e pei o le faʻaogaina o le DE o loʻo alu i le taamilosaga tutusa o Olson. O le taimi nei ma le voltage e mafai ai ona faʻatusatusa le malosi na aoina, ma o loʻo faʻaalia i le fig. 1c, pito i lalo (lanu meamata) ma le vevela (samasama) i le taamilosaga atoa. O mataitusi ABCD o loʻo faʻatusalia ai le taamilosaga o Olson i le Ata 1. O le MLC e tupu i le vae AB ​​ma o loʻo faʻatinoina i le maualalo o le taimi nei (200 μA), o lea e mafai ai e SourceMeter ona pulea lelei le faʻatonuina. O le taunuuga o lenei taimi muamua o le taimi nei o le voltage curve (black curve) e le o laina ona o le le-linear potential displacement field D PST (Fig. 1c, pito i luga). I le faaiuga o le molia, 30 mJ o le malosi eletise o loʻo teuina i le MLC (mataʻi B). O le MLC ona vevela lea ma se mea le lelei (ma o le mea lea o le le lelei o le taimi nei) e gaosia aʻo tumau pea le voltage i le 600 V. A maeʻa le 40 s, pe a oʻo le vevela i le maualuga o le 90 ° C, o lenei taimi na totogi, e ui lava o le laasaga faʻataʻitaʻiga. gaosia i le matagaluega se mana eletise o le 35 mJ i le taimi o lenei isofield (faaofi lona lua i le Ata 1c, pito i luga). O le voltage i luga o le MLC (branch CD) e faʻaitiitia, ma maua ai le 60 mJ faaopoopo o galuega eletise. Ole aofa'iga ole malosi ole gaosiga ole 95mJ. O le fa'aputuina o le malosi o le eseesega lea i le va o le fa'aogaina ma le gaosiga o le malosi, lea e maua ai le 95 - 30 = 65 mJ. E fetaui lea ma le malosi malosi o le 1.84 J cm-3, lea e latalata tele i le Nd na aumai mai le mama DE. O le toe gaosia o lenei taamilosaga Olson ua maeʻa suʻesuʻeina (Faamatalaga Faaopoopo 4). E ala i le faʻateleina o le voltage ma le vevela, na matou ausia ai le 4.43 J cm-3 e faʻaaoga ai le taamilosaga Olsen i le 0.5 mm mafiafia PST MLC i luga o le vevela o le 750 V (195 kV cm-1) ma le 175 ° C (Faʻamatalaga Faʻaopoopo 5). E fa taimi sili atu nai lo le faatinoga sili ona lelei na lipotia mai i tusitusiga mo tuusao Olson cycles ma na maua i luga o ata manifinifi o Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3 (PMN-PT) (1.06 J cm-3)18 (cm .Supplementary Laulau 1 mo nisi tulaga taua i tusitusiga). O lenei faʻatinoga ua ausia ona o le maualalo o le leakage o nei MLCs (<10−7 A i le 750 V ma le 180 °C, vaʻai faʻamatalaga i le Faʻamatalaga Faʻaopoopo 6) -o se mea taua na taʻua e Smith et al.19-i se faʻatusatusaga. i mea na faaaogā i suʻesuʻega muamua17,20. O lenei faʻatinoga ua ausia ona o le maualalo o le leakage o nei MLCs (<10−7 A i le 750 V ma le 180 °C, vaʻai faʻamatalaga i le Faʻamatalaga Faʻaopoopo 6) -o se mea taua na taʻua e Smith et al.19-i se faʻatusatusaga. i mea na faaaogā i suʻesuʻega muamua17,20. Эти характеристики были достигнуты благодаря очень низкому току утечки этих MLC (<10–7 А при 750 В и 180 °C, теломб римечании 6) — критический момент, упомянутый Смитом и др. 19 — в отличие от к материалам, использованным в более ранних исследованиях17,20. O nei uiga na ausia ona o le maualalo o le leakage o nei MLCs (<10-7 A i le 750 V ma le 180 °C, vaʻai Faʻamatalaga Faʻaopoopo 6 mo faʻamatalaga) - o se tulaga taua na taʻua e Smith et al. 19 - faʻatusatusa i mea na faʻaaogaina i suʻesuʻega muamua17,20.MLC提到的关键点——相比之下，已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料17,20。由于 这些 mlc 的 泄漏 非常 （在 在 在 750 V 和 180 ° C 时 <10-7 A ， 参见 补充 说明 说明 6 ））） — 等 人 19 提到 关键 关键 点 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下下下下下之下 相比之下 相比之下 相比之下相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下，徲华早期研究中使用的材料17.20. Поскольку ток утечки этих MLC очень низкий (<10–7 А при 750 В и 180 °C, см. подробности в дополнительном пимич6) упомянутый Смитом и др. 19 — для сравнения, были достигнуты эти характеристики. Talu ai o le leakage o nei MLCs e matua maualalo (<10-7 A i le 750 V ma le 180 °C, vaʻai Faʻamatalaga Faʻaopoopo 6 mo faʻamatalaga) - o se manatu autu na taʻua e Smith et al. 19 - mo faʻatusatusaga, o nei faʻatinoga na ausia.i mea na faaaogā i suʻesuʻega muamua 17,20.
O tulaga tutusa (600 V, 20-90 °C) e faʻaaogaina i le taamilosaga Stirling (Faʻamatalaga Faʻaopoopo 7). E pei ona faʻamoemoeina mai iʻuga o le taamilosaga DE, o le fua o le 41.0 mJ. O se tasi o vaega pito sili ona mataʻina o le taamilosaga Stirling o lo latou gafatia e faʻateleina le muamua voltage e ala i le thermoelectric effect. Na matou matauina le maua o le voluma e oo atu i le 39 (mai le uluai voltage o le 15 V e oo atu i le voluma pito e oo atu i le 590 V, tagai i le Ata Faaopoopo 7.2).
O le isi vaega iloga o nei MLC o latou o mea macroscopic lava lapopoa e aoina le malosi i le laina joule. O le mea lea, na matou fausia ai se faʻataʻitaʻiga o le seleselega (HARV1) e faʻaaoga ai le 28 MLC PST 1 mm mafiafia, mulimuli i le mamanu tutusa o le ipu ipu faʻamatalaina e Torello et al.14, i le 7 × 4 matrix e pei ona faʻaalia i le Ata. o le manifold e aveesea e se pamu peristaltic i le va o faatanoa e lua e tumau ai le vevela o le suavai (metotia). Ao mai e oo atu i le 3.1 J e faaaoga ai le taamilosaga a Olson o loo faamatalaina i le ata. 2a, itulagi isothermal i le 10 ° C ma le 125 ° C ma le isofield itulagi i le 0 ma le 750 V (195 kV cm-1). E fetaui lea ma le malosi malosi o le 3.14 J cm-3. I le faʻaaogaina o lenei tuʻufaʻatasiga, na faia fua i lalo o tulaga eseese (Ata. 2b). Manatua na maua le 1.8 J i luga o le vevela o le 80 °C ma le voltage o le 600 V (155 kV cm-1). E fetaui lelei lea ma le 65 mJ na ta'ua muamua mo le 1 mm mafiafia PST MLC i lalo o tulaga tutusa (28 × 65 = 1820 mJ).
a, Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o se fa'ata'ita'iga HARV1 fa'apipi'iina e fa'avae i luga ole 28 MLC PSTs 1 mm mafiafia (4 laina × 7 koluma) o lo'o fa'agasolo ile taamilosaga Olson. Mo laasaga taʻamilosaga taʻitasi e fa, o le vevela ma le voltage o loʻo tuʻuina atu i le faʻataʻitaʻiga. O le komepiuta e ave se pamu peristaltic e faʻasalalau se sua dielectric i le va o vai malulu ma vevela, lua valve, ma se puna eletise. E fa'aogaina fo'i e le komipiuta thermocouples e aoina ai fa'amatalaga i luga o le voltage ma le taimi nei o lo'o tu'uina atu i le fa'ata'ita'iga ma le vevela o le tu'ufa'atasia mai le eletise. b, Malosiaga (lanu) aoina e le matou 4 × 7 MLC prototype versus vevela tulaga (X-axis) ma voltage (Y-axis) i suʻega eseese.
O se vaega tele o le seleselega (HARV2) ma le 60 PST MLC 1 mm mafiafia ma le 160 PST MLC 0.5 mm mafiafia (41.7 g mea faigaluega pyroelectric) maua 11.2 J (Faamatalaga Faaopoopo 8). I le 1984, na faia ai e Olsen se seleselega malosi e faʻavae i luga o le 317 g o se apa Pb(Zr,Ti)O3 faʻapipiʻi e mafai ona gaosia le 6.23 J o le eletise i le vevela e tusa ma le 150 °C (faʻaaliga 21). Mo lenei tu'ufa'atasiga, na'o le pau lea o le isi tau o lo'o maua i le joule. Na maua na'o le afa o le tau na matou ausia ma toeititi faafitu le maualuga. O lona uiga o le malosi malosi o le HARV2 e 13 taimi maualuga.
Ole vaitaimi ole taamilosaga ole HARV1 e 57 sekone. O lenei mea na maua ai le 54 mW o le malosi ma laina 4 o koluma 7 o seti MLC 1 mm mafiafia. Ina ia faia se laasaga e tasi, na matou fausia ai le lona tolu tuʻufaʻatasia (HARV3) faʻatasi ma le 0.5mm mafiafia PST MLC ma faʻapena tutusa i le HARV1 ma le HARV2 (Faʻamatalaga Faʻaopoopo 9). Sa matou fuaina le taimi fa'amalama o le 12.5 sekone. E fetaui lea ma le ta'amilosaga o le 25 s (Fa'aopoopo Ata 9). O le faʻaputuina o le malosi (47 mJ) e maua ai le eletise o le 1.95 mW i le MLC, lea e mafai ai ona tatou mafaufauina o le HARV2 e maua ai le 0.55 W (pe tusa ma le 1.95 mW × 280 PST MLC 0.5 mm mafiafia). E le gata i lea, na matou faʻataʻitaʻiina le faʻafefe o le vevela e faʻaaoga ai le Finite Element Simulation (COMSOL, Faʻamatalaga Faʻaopoopo 10 ma Laulau Faʻaopoopo 2-4) e fetaui ma suʻega HARV1. O le faʻataʻitaʻiga o elemene faʻatapulaʻa na mafai ai ona vaʻai le tau o le malosi e toetoe lava o se faʻatonuga o le maualuga maualuga (430 mW) mo le numera tutusa o koluma PST e ala i le faʻamaʻiina o le MLC i le 0.2 mm, faʻaaogaina le vai e faʻafefe, ma toe faʻaleleia le matrix i laina 7. . × 4 koluma (fa'aopoopo i le , sa i ai 960 mW pe a o'o le tane i tafatafa o le tu'ufa'atasia, Fa'aopoopo Ata 10b).
Ina ia faʻaalia le aoga o lenei aoina, na faʻaogaina ai se taamilosaga Stirling i se faʻataʻitaʻiga tutoʻatasi e aofia ai naʻo le lua 0.5 mm mafiafia PST MLCs e pei o le aoina o le vevela, se kilia eletise maualuga, se kilia maualalo maualalo ma le faʻapipiʻi capacitor, se DC/DC converter. , se microcontroller maualalo le mana, lua thermocouples ma faʻamalosia converter (Faamatalaga Faaopoopo 11). E manaʻomia e le matagaluega le faʻapipiʻi faʻapipiʻi e faʻapipiʻi muamua i le 9V ona taʻavale ai lea ae o le vevela o MLC e lua e amata mai i le -5 ° C i le 85 ° C, iinei i taamilosaga o le 160 s (o le tele o taamilosaga o loʻo faʻaalia i le Faʻamatalaga Faʻaopoopo 11) . O le mea e mataʻina ai, e lua MLC e mamafa naʻo le 0.3g e mafai ona pulea faʻatasi lenei faiga tele. O le isi mea mata'ina o le fa'aliliuga maualalo maualalo e mafai ona fa'aliliuina le 400V i le 10-15V ma le 79% lelei (Fa'amatalaga Fa'aopoopo 11 ma Fa'amatalaga Fa'aopoopo 11.3).
Mulimuli ane, na matou iloiloina le lelei o nei MLC modules i le faaliliuina o le malosi vevela i le eletise. O le tulaga lelei η o le lelei o loʻo faʻamatalaina o le fua faatatau o le mamafa o le malosi eletise aoina Nd i le mamafa o le vevela Qin (Faʻamatalaga Faʻaopoopo 12):
O ata 3a,b o loʻo faʻaalia ai le lelei η ma le faʻatusatusaina o le ηr o le taamilosaga Olsen, i le faasologa, o se galuega o le vevela o le 0.5 mm mafiafia PST MLC. O faʻamaumauga uma e lua o loʻo tuʻuina atu mo se eletise eletise o le 195 kV cm-1. O le lelei \(\this\) e o'o i le 1.43%, e tutusa ma le 18% o le ηr. Ae ui i lea, mo le vevela o le 10 K mai le 25 °C i le 35 °C, ηr e oʻo atu i tau e oʻo atu i le 40% (lanu lanumoana i le Ata 3b). E faaluaina le tau iloa mo mea NLP o loʻo faʻamauina i ata PMN-PT (ηr = 19%) i le vevela o le 10 K ma le 300 kV cm-1 (Ref. 18). O le vevela i lalo ole 10 K e le'i mafaufauina ona o le vevela vevela ole PST MLC o lo'o i le va o le 5 ma le 8 K. O le amana'iaina o le a'afiaga lelei o suiga vaega i le lelei e taua tele. O le mea moni, o tau sili ona lelei o le η ma le ηr e toetoe lava a maua uma i le amataga o le vevela Ti = 25 ° C i Ata. 3a,e. E mafua lenei mea ona o se suiga vavalalata pe a leai se fanua e faʻaogaina ma o le Curie temperature TC e tusa ma le 20 °C i nei MLCs (Faʻamatalaga Faʻaopoopo 13).
a,b, le lelei η ma le fa'atusatusaga lelei o le taamilosaga Olson (a)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{Carnot} } mo le eletise aupito maualuga i se fanua o le 195 kV cm-1 ma eseese uluai vevela Ti, }}\,\)(b) mo le MPC PST 0.5 mm mafiafia, e faalagolago i le va o le vevela ΔTspan.
O le matauga mulimuli e lua ona taua taua: (1) so'o se uila lelei e tatau ona amata i le vevela i luga a'e o le TC mo se suiga fa'aoso i le fanua (mai le paraelectric i le ferroelectric) e tupu; (2) o nei mea e sili atu ona lelei i taimi taʻavale latalata ile TC. E ui lava o le tele o le faʻaogaina o loʻo faʻaalia i totonu oa tatou faʻataʻitaʻiga, o le faʻatapulaʻaina o le vevela e le faʻatagaina ai i tatou e ausia le tele o le atoatoa ona o le Carnot limit (\(\Delta T/T\)). Ae ui i lea, o le lelei sili ona lelei o loʻo faʻaalia e nei PST MLC e faʻamaonia ai Olsen ina ua ia taʻua e faapea "o se vasega lelei 20 toe faʻafouina le afi eletise e faʻaogaina i le vevela i le va o le 50 °C ma le 250 °C e mafai ona i ai le malosi o le 30%"17. Ina ia ausia nei tulaga taua ma faʻataʻitaʻi le manatu, e aoga le faʻaaogaina o PST faʻatasi ma TC eseese, e pei ona suʻesuʻeina e Shebanov ma Borman. Na latou faʻaalia o le TC i le PST e mafai ona ese mai le 3°C (Sb doping) i le 33°C (Ti doping) 22 . O le mea lea, matou te manatu o le isi augatupulaga o le pyroelectric regenerators e faʻavae i luga o doped PST MLCs poʻo isi mea faʻatasi ma se suiga malosi muamua o le faʻasologa e mafai ona tauva ma le sili atu le seleselega eletise.
I lenei su'esu'ega, sa matou su'esu'eina MLC na faia mai le PST. O nei masini e aofia ai se faasologa o eletise Pt ma PST, lea e fesoʻotaʻi tutusa ai le tele o capacitors. Na filifilia le PST ona o se mea EC sili ona lelei ma o lea o se mea sili ona lelei NLP. O loʻo faʻaalia ai se suiga muamua o le ferroelectric-paraelectric phase transition ile 20 °C, e faʻaalia ai o ona suiga entropy e tutusa ma mea o loʻo faʻaalia i le Ata 1. MLC tutusa ua faʻamatalaina atoatoa mo masini EC13,14. I lenei suʻesuʻega, matou te faʻaaogaina le 10.4 × 7.2 × 1 mm³ ma le 10.4 × 7.2 × 0.5 mm³ MLCs. MLCs ma le mafiafia o le 1 mm ma le 0.5 mm na faia mai 19 ma 9 layers o le PST ma le mafiafia o le 38.6 μm, faasologa. I tulaga uma e lua, o le pito i totonu PST na tuʻuina i le va o 2.05 µm mafiafia platinum electrodes. O le mamanu o nei MLC e faʻapea o le 55% o PST o loʻo galue, e fetaui ma le vaega i le va o eletise (Faʻamatalaga Faʻaopoopo 1). Ole vaega ole eletise malosi ole 48.7 mm2 (Fa'aopoopo Fa'atasi 5). Na saunia le MLC PST e ala i le fa'aogaina o vaega mautu ma le auala e lafo ai. O fa'amatalaga o le fa'agasologa o tapenaga na fa'amatalaina i le mataupu14 talu ai. O se tasi o eseesega i le va o le PST MLC ma le tusiga muamua o le faasologa o B-sites, lea e matua aʻafia ai le faʻatinoga o le EC i le PST. O le fa'atonuga o B-sites o le PST MLC e 0.75 (Fa'amatalaga Faaopoopo 2) maua e ala i le sintering i le 1400°C sosoo ai ma le faitau selau o itula le umi o le fa'amama i le 1000°C. Mo nisi fa'amatalaga ile PST MLC, va'ai Fa'amatalaga Fa'aopoopo 1-3 ma le Laulau Fa'aopoopo 5.
O le manatu autu o lenei suʻesuʻega e faʻavae i luga o le taamilosaga Olson (Fig. 1). Mo se taamilosaga faapena, matou te manaʻomia se vaituloto vevela ma malulu ma se eletise e mafai ona mataʻituina ma pulea le voltage ma le taimi nei i le MLC modules eseese. O nei ta'amilosaga tuusa'o na fa'aogaina ai fa'asologa eseese e lua, e pei o le (1) Linkam modules fa'amafanafana ma fa'alili le tasi MLC e feso'ota'i ma le Keithley 2410 puna eletise, ma (2) tolu fa'ata'ita'iga (HARV1, HARV2 ma le HARV3) fa'atasi ma le malosi e tasi. I le tulaga mulimuli, o se vai dielectric (suauu silicone ma le viscosity o le 5 cP i le 25 ° C, faʻatau mai Sigma Aldrich) na faʻaaogaina mo le fesuiaiga o le vevela i le va o vaituloto e lua (vevela ma malulu) ma le MLC. O le vai malulu e aofia ai se atigipusa tioata e tumu i le vai dielectric ma tuʻu i luga o le ipu vevela. O le teuina malulu e aofia ai le vai taele ma paipa vai o loʻo i ai le sua dielectric i totonu o se pusa palasitika tele e tumu i vai ma aisa. E lua alavai fa'amau e tolu (fa'atau mai le Bio-Chem Fluidics) sa tu'u i pito ta'itasi o le tu'ufa'atasi ina ia fesuia'i lelei le vai mai le tasi faatanoa i le isi (Ata 2a). Ina ia mautinoa le paleni vevela i le va o le PST-MLC afifi ma le coolant, o le taamilosaga umi na faʻalauteleina seia oʻo i totonu ma fafo thermocouples (e latalata i le pusa PST-MLC) faʻaalia le vevela tutusa. O le Python script e pulea ma fa'amaopoopo meafaigāluega uma (puna puna, pamu, valve, ma thermocouple) e fa'asolo ai le ta'amilosaga sa'o o Olson, o lona uiga o le matasele fa'afefe e amata ona uila i totonu o le fa'aputu PST pe a uma ona fa'atumu le mita puna ina ia vevela i le mana'oga. eletise fa'aaoga mo le taamilosaga Olson.
I le isi itu, ua matou faʻamaonia nei fua saʻo o le aoina o le malosi ma auala le tuusao. O nei auala le tuusao e faʻavae i luga o le faʻaogaina o le eletise (D) - eletise eletise (E) faʻapipiʻi faʻapipiʻi i vevela eseese, ma e ala i le faʻatusatusaina o le vaega i le va o lua DE faʻamaufaʻailoga, e mafai e se tasi ona faʻatatau saʻo le tele o le malosi e mafai ona aoina, e pei ona faʻaalia i le ata. . i le ata 2. .1b. O nei fa'agasolo DE o lo'o fa'aputuina fo'i i le fa'aogaina o mita puna a Keithley.
E luasefulu valu 1 mm mafiafia PST MLCs na fa'apotopotoina i se 4-laina, 7-koluma fa'apipi'i fa'atulagaina ipu e tusa ai ma le mamanu o lo'o fa'amatalaina i le fa'asinomaga. 14. Ole va ole va ole PST-MLC laina ole 0.75mm. E maua lea e ala i le fa'aopoopoina o fasi lipine pito lua e fai ma va'ava'ai vai i pito o le PST MLC. O le PST MLC o lo'o feso'ota'i fa'atasi ma se alalaupapa epoxy siliva e fa'afeso'ota'i ma ta'ita'i eletise. Ina ua uma lena, ua faapipiiina uaea i le resin epoxy siliva i itu taitasi o laina eletise mo le fesootai atu i le eletise. Mulimuli ane, fa'aofi le fausaga atoa i totonu o le fa'agaau polyolefin. O le mea mulimuli e fa'apipi'i i le paipa vai ina ia mautinoa le fa'amau lelei. Mulimuli ane, 0.25 mm mafiafia K-ituaiga thermocouples na fausia i pito taʻitasi o le fausaga PST-MLC e mataʻituina le vevela vai ma fafo. Ina ia faia lenei mea, e tatau ona muamua le faagaau. A maeʻa ona faʻapipiʻi le thermocouple, faʻapipiʻi le mea faʻapipiʻi tutusa e pei ona muamua i le va o le thermocouple faʻamau ma le uaea e toe faʻaleleia ai le faʻamaufaʻailoga.
E valu faʻataʻitaʻiga eseese na fausia, e fa na i ai 40 0.5 mm mafiafia MLC PSTs tufatufaina e pei o papatusi tutusa ma 5 koluma ma 8 laina, ma o le isi fa e 15 1 mm mafiafia MLC PSTs taitasi. i 3-koluma × 5-laina fausaga ipu tutusa. Ole aofa'i ole PST MLC na fa'aogaina e 220 (160 0.5 mm mafiafia ma 60 PST MLC 1 mm mafiafia). Matou te taʻua nei vaega laiti e lua HARV2_160 ma HARV2_60. Ole va ole vai ile fa'ata'ita'iga HARV2_160 o lo'o i ai ni lipine fa'alua-lua 0.25 mm mafiafia ma se uaea 0.25 mm mafiafia i le va. Mo le faʻataʻitaʻiga HARV2_60, na matou toe faia le faiga lava e tasi, ae faʻaaoga le 0.38 mm mafiafia uaea. Mo fa'atusa, HARV2_160 ma le HARV2_60 o lo'o i ai a latou lava ta'amilosaga vai, pamu, alavai ma le itu malulu (Fa'amatalaga Faaopoopo 8). E lua iunite HARV2 e fefa'asoaa'i se vai vevela, se atigipusa 3 lita (30 cm x 20 cm x 5 cm) i luga o ipu vevela e lua ma maneta fe'avea'i. O fa'ata'ita'iga ta'ito'atasi uma e valu o lo'o feso'ota'i fa'atasi i le eletise. O le HARV2_160 ma le HARV2_60 vaega laiti e galulue fa'atasi i le taamilosaga a Olson ma maua ai le malosi o le 11.2 J.
Tuu le PST MLC 0.5mm mafiafia i totonu o le faagaau polyolefin ma lipine pito lua ma le uaea i itu uma e lua e maua ai le avanoa e tafe ai le vai. Ona o lona laʻititi, na tuʻu ai le faʻataʻitaʻiga i tafatafa o se vaituloto vevela pe malulu, faʻaitiitia taimi taʻavale.
I le PST MLC, o loʻo faʻaaogaina se eletise eletise tumau e ala i le faʻaogaina o se voltage faifai pea i le lala faʻamafanafana. O le i'uga, ua fa'atupuina se a'ave vevela leaga ma fa'asaoina le malosi. A maeʻa le faʻamafanafanaina o le PST MLC, ona aveese lea o le fanua (V = 0), ma le malosi o loʻo teuina i totonu e toe faʻafoʻi atu i le faʻailoga puna, lea e fetaui ma le tasi sao o le malosi aoina. Ma le mea mulimuli, faʻatasi ai ma le voltage V = 0 faʻaaogaina, o le MLC PSTs e faʻamalo i lo latou vevela muamua ina ia mafai ona toe amata le taamilosaga. I lenei laasaga, e le o aoina le malosi. Na matou faʻatautaia le taamilosaga Olsen e faʻaaoga ai le Keithley 2410 SourceMeter, faʻapipiʻi le PST MLC mai se puna eletise ma faʻatulagaina le fetaui o loʻo i ai nei i le tau talafeagai ina ia lava togi na aoina i le taimi o le faʻatonuga mo le faʻatatauina o le malosi.
I Stirling cycles, PST MLCs sa molia i le voltage source mode i se tau muamua eletise eletise (muamua voltage Vi> 0), o se manaʻoga o le tausisia o le taimi nei ina ia oʻo i le 1 s le laʻasaga tau (ma lava togi e aoina mo se faʻatusatusaga mautinoa o le le malosi) ma le malulu malulu. I Stirling cycles, PST MLCs sa molia i le voltage source mode i se tau muamua eletise eletise (muamua voltage Vi> 0), o se manaʻoga o le tausisia o le taimi nei ina ia oʻo i le 1 s le laʻasaga tau (ma lava togi e aoina mo se faʻatusatusaga mautinoa o le le malosi) ma le malulu malulu. В Нкسохотилинга PST MLC жение VI> 0), желаемом потоивотоиотиманиотоличестоличестоличестоличестоличестоличестоличестоличесточет кочеку. Дееного расчеа ээррги холодна Тататератерeатахмнутерeатаа I le taamilosaga a le Stirling PST MLC, na molia i latou i le ala eletise eletise i le tau muamua o le eletise eletise (muamua voltage Vi> 0), o le manaʻoga e maua mai i le taimi nei, ina ia oʻo i le 1 s (ma se numera lava). o togi e aoina mo se fa'atatauga fa'alagolago malosi) ma le malulu malulu.PST MLC充电步骤大约需要1 秒（并且收集了足够的点以可靠地计算能量）和低温。 I le taamilosaga matai, o le PST MLC e molia i le tau muamua o le eletise eletise (muamua voltage Vi> 0) i le voltage source mode, ina ia manaʻomia le tausisia o le taimi nei e tusa ma le 1 sekone mo le laʻasaga tau (ma matou aoina lava togi e fa'atuatuaina fa'atatau (malosi) ma maualalo le vevela. В цикле Стирлинга PST MLC заряжается в режиме источника напряжения с начальным значением электрического поля (напряжения с начальным значением электрического поля), поля (начальным ток податливости таков, что этап зарядки занимает около 1 с (и набирается достаточное количество точек, чтобы надичник) температуры . I le taamilosaga Stirling, o le PST MLC o loʻo molia i le faʻaogaina o le eletise ma se tau muamua o le eletise eletise (muamua voltage Vi> 0), o le manaʻomia o le tausisia o le taimi nei e pei o le taimi o le faʻatonuina e tusa ma le 1 s (ma se numera lava. o togi o lo'o aoina e fa'atatau lelei le malosi) ma le maualalo o le vevela .A'o le'i fa'avevela le PST MLC, tatala le ta'amilosaga e ala i le fa'aogaina o le fa'atusa o le I = 0 mA (o le la'ititi la'ititi o lo'o fa'atusalia e mafai ona taulimaina e le puna fua o le 10 nA). O se taunuuga, o loʻo tumau pea se tau i le PST o le MJK, ma faʻateleina le voltage pe a vevela le faʻataʻitaʻiga. Leai se malosi e aoina i le lima BC aua I = 0 mA. A maeʻa ona oʻo i le maualuga o le vevela, o le voltage i le MLT FT e faʻatuputeleina (i nisi tulaga e sili atu i le 30 taimi, vaʻai ata faaopoopo 7.2), o le MLK FT e faʻamalo (V = 0), ma o loʻo teuina le malosi eletise i totonu ia i latou mo le tutusa. aua o le uluai moliaga. Ole feso'ota'iga o iai nei e toe fa'afo'i ile mita-puna. Ona o le maua o le voltage, o le malosi teuina i le vevela maualuga e maualuga atu nai lo le mea na tuʻuina atu i le amataga o le taamilosaga. O lona uiga, e maua le malosi e ala i le liua o le vevela i le eletise.
Na matou faʻaaogaina se Keithley 2410 SourceMeter e mataʻituina ai le voltage ma le taimi nei e faʻaaogaina i le PST MLC. O le malosi tutusa e fuafua e ala i le tu'ufa'atasia o le oloa o le voltage ma le taimi nei e faitau e le mita puna a Keithley, \ (E = {\int }_{0}^{\tau }{I}_({\rm {meas))}\ agavale(t\ taumatau){V}_{{\rm{meas}}}(t)\), o le τ o le vaitaimi lea. I luga o le malosi o le malosi, o le malosi lelei o lona uiga o le malosi tatou te tuʻuina atu i le MLC PST, ma o tau le lelei o lona uiga o le malosi tatou te maua mai ia i latou ma o le mea lea na maua ai le malosi. O le malosi fa'atatau mo se ta'amilosaga tu'ufa'atasia e fa'atatau i le vaevaeina o le malosi na aoina i le vaitaimi τ o le ta'amilosaga atoa.
O faʻamatalaga uma o loʻo tuʻuina atu i le autu autu poʻo faʻamatalaga faaopoopo. O tusi ma talosaga mo meafaitino e tatau ona faʻasino i le puna o faʻamatalaga AT poʻo ED o loʻo tuʻuina atu i lenei tusiga.
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Matou te faafetai ia N. Furusawa, Y. Inoue, ma K. Honda mo la latou fesoasoani i le fausiaina o le MLC. PL, AT, YN, AA, JL, UP, VK, OB ma ED Faafetai i le Luxembourg National Research Foundation (FNR) mo le lagolagoina o lenei galuega e ala i le CAMELHEAT C17/MS/11703691/Defay, MASSENA PRIDE/15/10935404/Defay- Siebentritt, THERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay ma BRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay.
Matagaluega o Meafaitino Suesuega ma Tekinolosi, Luxembourg Institute of Technology (LIST), Belvoir, Luxembourg