Antiferroeléctrico tipo perovskita suave con fuerza electrocalórica gigante cerca de la temperatura ambiente

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• La termodinámica

Sus antecedentes:

• Los materiales antiferroeléctricos son prometedores para la refrigeración en estado sólido a través de efectos electrocalóricos (EC).
• Los óxidos inorgánicos y los polímeros orgánicos existentes tienen resistencias CE limitadas debido a los altos requisitos de campo eléctrico.
• El desarrollo de antiferroeléctricos blandos con fuertes efectos CE en campos más bajos es un desafío significativo.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo material antiferroeléctrico blando tipo perovskita.
• Investigar sus propiedades electrocalóricas para posibles aplicaciones de refrigeración en estado sólido.
• Explorar los mecanismos subyacentes para mejorar la resistencia de la CE en el nuevo material.

Principales métodos:

• Se utilizó una aleación de iones mixtos para crear el tipo de perovskita antiferroeléctrico (isopentilamonio) 2CsPb2Br7.
• Se midieron los bucles de histeresis de polarización frente al campo eléctrico para confirmar los órdenes ferroeléctrico y antiferroeléctrico.
• La resistencia electrocalórica y el cambio de entropía se evaluaron bajo diferentes campos eléctricos y temperaturas.

Principales resultados:

• El nuevo material exhibe múltiples transiciones de fase a 321 K y 350 K.
• Se logró una resistencia EC gigante cerca de la temperatura ambiente de 15,4 Km MV-1 en un campo eléctrico bajo de 13 kV / cm.
• El material muestra un cambio de entropía EC notable de ~ 4.1 J K-1 kg-1 y un cambio de temperatura de ~ 2 K.

Conclusiones:

• El desarrollado (isopentylammonium) 2CsPb2Br7 es un antiferroeléctrico suave prometedor para la refrigeración de estado sólido de alta eficiencia.
• Su resistencia EC sin precedentes a temperatura ambiente en perovskitas híbridas abre nuevas vías para el descubrimiento de materiales.
• El campo crítico bajo para la conmutación de dipolos, impulsado por la reorientación del espaciador orgánico y el desplazamiento del catión Cs +, es clave para su rendimiento.