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'ailoga ST masani 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 malu o faatinoga i le taamilosaga 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 o le vaega, i le 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'atasi mai le DE circuit (Fig. 1b) pe tuusa'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'aoga 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 (metotia).Ata 1c i le pito i luga ma i totonu o mea 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 e ui atu 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 a Olson i le Ata 1. O le MLC e tupu i le vae AB ​​ma e 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 e le o laina laina eletise (curve black curve) ona o le tulaga e le mafai ona faʻaogaina le laina 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 le le lelei o le taimi nei (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, телвом. мечании 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.由于这些 MLC 的泄漏电流非常低（在750 V 和180 °C 时<10-7 A，请参见补充说明6 中的说明6 中的说明6—中中的说明6—中的说明6—中的说明6—中的详提到的关键点——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 相比下下下下下下下之相比之下 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 примю, ном примю6) 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 lava e tasi (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 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 fai ma faʻamafanafana, 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 manaia e faapea o le eletise maualalo maualalo e mafai ona liua 400V i le 10-15V ma le 79% lelei (Faʻamatalaga Faʻaopoopo 11 ma Faʻamatalaga Faʻaopoopo 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 o 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 fesuisuiaʻi 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 suiga o le entropy e tutusa ma mea o loʻo faʻaalia i le Ata 1. MLC tutusa ua faʻamatalaina atoatoa mo masini EC13,14.I lenei suʻesuʻega, na matou faʻaaogaina 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'asologa o B-sites o le PST MLC o le 0.75 (Fa'amatalaga Faaopoopo 2) maua i le sintering i le 1400°C sosoo ai ma le fiaselau 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 HARV3) fa'atasi ma le puna 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 tafatafa o 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 thermocouple na fausia i pito taʻitasi o le fausaga PST-MLC e mataʻituina le vevela o le 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 faʻauʻu 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, matou te 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 циклах Стирлинга PST MLC заряжались в режиме источника напряжения при начальном значении электрического жожого , поля (начальном значении электрическогого жижо ), поля (начальмьном атливом токе, так что этап зарядки занимает около 1 с (и набирается достаточное количество точек для надежногита трам) ура. 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 полны (начальныре значением электрического поля) ток податливости таков, что этап зарядки занимает около 1 с (и набирается достаточное количество точек, чтобы надичное количество точек, чтобы надежнок) мпературы . 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 fa'atusa e mafai ona fa'aogaina 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 faʻaopoopoga ata 7.2), o le MLK FT e faʻateʻa (V = 0), ma o loʻo teuina le eletise i totonu ia i latou mo le tutusa. aua o le ulua'i 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.Ole malosi tutusa e fa'atatau ile tu'ufa'atasia ole oloa ole voltage ma le taimi nei e faitauina 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