【技术实现步骤摘要】
一种含电极铁电材料产生大电卡效应的相场模拟方法
本专利技术涉及一种相场模拟方法，特别涉及一种含电极铁电材料产生大电卡效应的相场模拟方法。
技术介绍
铁电材料的电卡效应，是指因外电场的改变导致铁电极化场发生改变，从而产生的绝热温变或等温熵变。在绝热条件下，对铁电材料施加电场使极化场有序增加，导致温度上升，反之，移去电场导致温度下降，实现电卡制冷。图1为铁电电卡制冷的工作原理示意图。首先，在绝热条件下，对铁电材料施加电场使极化场有序增加，导致温度上升；然后与散热片接触，自身温度降低，保持电场不变；接着与散热片断开并移去电场，导致温度下降；最后与负载接触，将热量吸收到铁电材料中实现铁电电卡制冷。铁电制冷技术相对于传统的蒸发-压缩制冷而言，具有小型化、转化率高、环境友好等优点，是微型电子器件理想的制冷方案。然而，铁电电卡效应在早期研究中，因其击穿电场低且材料选择范围单一，很难实现工程应用。直到Mischenko等在铁电薄膜的一次实验中，由铁电相至顺电相的相变过程发现了铁电材料的巨电卡效应，进而引发了研究固态制冷效应的热潮。其后Neese等获得了常温附近的巨电卡效应，为铁电...
【技术保护点】
1.一种含电极铁电材料产生大电卡效应的相场模拟方法，包括如下步骤：步骤一：基于相场理论，采用极化场作为第一序参量，结合力学平衡方程、电学平衡方程和Ginzburg‑Landau相场动力学方程，将电极完全共烧于模型中，电极周围的电畴相互作用，相互交换能量，达到平衡状态，以此建立多场耦合的新相场模型；步骤二：通过FORTRAN编写含电极铁电单元程序，利用FEAP快速求解器实现含电极铁电单晶电‑热耦合问题的求解；步骤三：将FEAP有限元求解得到的场变量导入至Fortran编写的后处理程序中，运用TECPLOT和ORIGIN软件得到可视化场变量结果；通过调控电极的尺寸和排布，获得在...
【技术特征摘要】
1.一种含电极铁电材料产生大电卡效应的相场模拟方法，包括如下步骤：步骤一：基于相场理论，采用极化场作为第一序参量，结合力学平衡方程、电学平衡方程和Ginzburg-Landau相场动力学方程，将电极完全共烧于模型中，电极周围的电畴相互作用，相互交换能量，达到平衡状态，以此建立多场耦合的新相场模型；步骤二：通过FORTRAN编写含电极铁电单元程序，利用FEAP快速求解器实现含电极铁电单晶电-热耦合问题的求解；步骤三：将FEAP有限元求解得到的场变量导入至Fortran编写的后处理程序中，运用TECPLOT和ORIGIN软件得到可视化场变量结果；通过调控电极的尺寸和排布，获得在室温与低电场条件下的巨电卡效应。2.根据权利要求1所述的一种含电极铁电材料产生大电卡效应的相场模拟方法，其特征在于：在步骤一中自由能的表达采用电焓的形式，包含了Landau能、畴壁能、弹性能、静电能和耦合能的相互作用；取系统总能量最小时获得的场变量模拟畴结构的实时演化过程。3.根据权利要求1所述的一种含电极铁电材料产生大电卡效应的相场模拟方法，其特征在于：在步骤二中运用ANSYS有限元软件，将柔性电极模拟应力连续、位移连续，电极表面电势相等的电介质，在电极尖端附近进行两次网格细化处理；得到含电极铁电单晶的模型建模和网格划分，取出节点信息和单元信息；通过FORTRAN编写八节点等参元铁电单元程序，导入得到的节点信息、单元信息以及不同的边界条件，采用牛顿插值的方法求解该非线性方程，利用FEAP快速求解器实现了含电极铁电单晶力-电-热耦合问题的求解。4.根据权利要求1所述的一种含电极铁电材料产生大电卡效应的相场模拟方法，其特征在于：在步骤三中将FEAP有限元求解得到的场变量导入至Fortran编写的后处理程序中，运用TECPLOT和ORIGIN软件得到可视化场变量结果；通过调控电极的尺寸和排布，获得在室温与低电场条件下的巨电卡效应。5.根据权利要求1所述的一种含电极铁电材料产生大电卡效应的...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄成，袁镇宇，孙晓峰，武之炜，张畅，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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