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第三屆上海交通大學(xué)“十大科技進(jìn)展”評(píng)選結(jié)果揭曉。“十大科技進(jìn)展”評(píng)選是學(xué)校科技工作改革中的一項(xiàng)重要舉措，致力于打造學(xué)校高質(zhì)量科研品牌，以科技創(chuàng)新推進(jìn)科研工作高水平發(fā)展，發(fā)掘有潛力的成果，提升科研團(tuán)隊(duì)產(chǎn)出重大科研成果的積極性。
【項(xiàng)目名稱】
極化高熵高分子中的巨電卡效應(yīng)研究
【項(xiàng)目負(fù)責(zé)人】
錢小石
【項(xiàng)目完成人】
錢小石，韓東霖，鄭力榮，陳杰，洪亮，黃興溢，施駿業(yè)，陳江平
【項(xiàng)目完成單位】
上海交通大學(xué)
【項(xiàng)目簡(jiǎn)介】
隨著近年來極端氣候頻繁出現(xiàn)，系統(tǒng)性氣候變化正受到全世界高度關(guān)注。2022年夏季北半球，特別是高緯度地區(qū)的持續(xù)高溫天氣，使空調(diào)變革被提高到了前所未有的高度。國(guó)際能源署統(tǒng)計(jì)，目前制冷空調(diào)行業(yè)消耗全社會(huì)總用電量的四分之一；同時(shí)，由于常用制冷劑是強(qiáng)溫室氣體，在2050年前將貢獻(xiàn)50%的碳排放當(dāng)量。電卡制冷技術(shù)（Electrocaloric Refrigeration）使用固態(tài)材料高效循環(huán)制冷，從熱力學(xué)循環(huán)上重新定義了制冷技術(shù)，理論能效是現(xiàn)有空調(diào)的4倍。電卡制冷技術(shù)有望為制冷行業(yè)提供柔性、透明、超薄、可穿戴、個(gè)性化、分布式的制冷/熱泵技術(shù)補(bǔ)充，并被國(guó)際能源署于2020年列為未來重要變革性制冷/熱泵技術(shù)之一，其零碳制冷、熱泵能力亦符合世界低碳發(fā)展需求以及我國(guó)30-60雙碳發(fā)展目標(biāo)。
目前最優(yōu)電卡材料（包含有機(jī)、無機(jī)材料）都需要極高電場(chǎng)（E>108 V/m）方能觸發(fā)可用的制冷效應(yīng)（DT> 5 K），電介質(zhì)在高電場(chǎng)下存在電學(xué)疲勞甚至擊穿。因此，更好的電卡制冷固態(tài)材料需要（1）更高的電卡效應(yīng)；（2）更低的驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)；（3）更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。
圍繞以上問題，項(xiàng)目組開展了針對(duì)電卡制冷效應(yīng)、材料與系統(tǒng)的全流程研究工作，在固態(tài)相變調(diào)控理論、高分子電卡制冷材料與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、熱管理材料反饋控制原理等方面取得了創(chuàng)新成果：建立了固態(tài)相變熵調(diào)控理論機(jī)制和電卡制冷循環(huán)模型，發(fā)展了制冷高分子“缺陷增熵”調(diào)控方法，利用高分子主鏈內(nèi)的雙鍵誘導(dǎo)限域結(jié)晶，增加極化熵的同時(shí)顯著降低了高分子相變能壘，制冷效應(yīng)提高近300%；實(shí)現(xiàn)了電卡制冷固態(tài)工質(zhì)的長(zhǎng)壽命、大效應(yīng)運(yùn)行，首次實(shí)測(cè)了大電卡效應(yīng)百萬次低損耗循環(huán)，超過此前同行評(píng)議文獻(xiàn)報(bào)道數(shù)據(jù)20000倍，突破了電卡制冷技術(shù)這一新興研究方向的一項(xiàng)重大工程化應(yīng)用瓶頸。該工作是我國(guó)科研單位首次在Nature上發(fā)表電卡制冷領(lǐng)域相關(guān)工作，亦是全球首篇高分子電卡制冷領(lǐng)域的Nature論文。
該工作成果相關(guān)已獲得國(guó)家專利授權(quán)，團(tuán)隊(duì)目前正與國(guó)內(nèi)氟化工頭部企業(yè)聯(lián)合開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電卡制冷高分子材料，其核心性能已比肩國(guó)際產(chǎn)業(yè)化材料的水平（法國(guó)Arkema），獲得企業(yè)方面的認(rèn)可并全面開展新一階段的合作，當(dāng)前成果已填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。
原文鏈接：【上海交大新聞網(wǎng)】上海交通大學(xué)第三屆十大科技進(jìn)展獲得者錢小石
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