研究目的
研究无铅弛豫铁电薄膜中的巨大负电热效应，以应用于下一代制冷和能量存储领域。
研究成果
研究表明，无铅BCT-BMT薄膜展现出巨大的负电卡效应，最大温变ΔT达到≈-42.5 K，与最佳正电卡效应相当。这归因于沿[111]方向由纳米级四方相和正交相向菱方相的电场诱导结构相变。此外，该薄膜具有高能量密度和功率密度，有望成为兼具制冷与储能功能的多功能材料。该发现为高效无铅固态制冷器件铺平了道路，并通过掺杂和厚度优化为未来改进指明了方向。
研究不足
该研究仅限于特定成分和衬底的薄膜，可能无法推广至其他材料或块体形式。负电致变色效应机制虽归因于相变，但需进一步理论验证。实际应用受高电场需求限制，且存在薄膜厚度可扩展性及高温下热稳定性等潜在问题。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/TiOx/SiO2/Si基底上制备0.5(Ba0.8Ca0.2)TiO3–0.5Bi(Mg0.5Ti0.5)O3（BCT-BMT）无铅弛豫铁电薄膜。实验设计包括结构表征、介电性能测量和电卡效应评估，以理解相变及其在负电卡效应中的作用。
2：5(Ba8Ca2)TiO3–5Bi(Mg5Ti5)O3（BCT-BMT）无铅弛豫铁电薄膜。实验设计包括结构表征、介电性能测量和电卡效应评估，以理解相变及其在负电卡效应中的作用。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：薄膜样品按特定化学成分制备，包含过量Bi和Mg以避免焦绿石相。数据来源于对这些薄膜应用的各种表征技术。
3：实验设备与材料清单：
设备包括X射线衍射仪（Rigaku 9 KW Smartlab）、扫描电子显微镜（FEI Sirion 200）、透射电子显微镜（Titan Cubed Themis G2300、JEOL JEM-2100F）、扫描探针显微镜（Bruker Multimode 8、Asylum Research MFP-3D）、拉曼光谱仪（Horiba HR800）、阻抗分析仪（Agilent E4980A）、铁电测试仪（Radiant Technologies Precision Premier II）、信号源（Agilent 81150A）、数字示波器（LeCroy HDO4104）和热控制器（Linkam THMSG600）。材料包括前驱体化学品如Bi(CH3COO)3、Ca(CH3COO)2、Ba(CH3COO)2、Mg(OC2H5)2、Ti(OCH(CH3)2)4以及基底。
4：0）、透射电子显微镜（Titan Cubed Themis GJEOL JEM-2100F）、扫描探针显微镜（Bruker Multimode Asylum Research MFP-3D）、拉曼光谱仪（Horiba HR800）、阻抗分析仪（Agilent E4980A）、铁电测试仪（Radiant Technologies Precision Premier II）、信号源（Agilent 81150A）、数字示波器（LeCroy HDO4104）和热控制器（Linkam THMSG600）。材料包括前驱体化学品如Bi(CH3COO)Ca(CH3COO)Ba(CH3COO)Mg(OC2H5)Ti(OCH(CH3)2)4以及基底。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：制备过程包括溶解前驱体、混合溶液、旋涂于基底、干燥、热解和退火。表征步骤包括XRD测定结晶度、SEM和TEM观察形貌、AFM和PFM分析表面与畴结构、拉曼光谱鉴定相组成、介电性能测量、P-E回线测量及储能测试。通过溅射沉积顶电极测量电学性能。
5：数据分析方法：
数据分析包括用洛伦兹型关系拟合介电常数、多峰拟合分析拉曼光谱、利用麦克斯韦关系计算电卡效应、从P-E回线评估储能密度。采用统计模型研究弛豫行为，运用热力学势理解相变机制。
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