El polímero de alta entropía produce un efecto electrocalórico gigante en campos bajos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La termodinámica
• Química de los polímeros

Sus antecedentes:

• Décadas de investigación sobre materiales con efecto electrocalórico (EC) y chips multicapa han logrado el cambio mínimo de temperatura (5 K) para las bombas de calor.
• Los materiales CE actuales requieren campos eléctricos altos, lo que lleva a la degradación y la fatiga, lo que limita las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre una nueva clase de polímero CE con mejor rendimiento.
• Investigar las modificaciones estructurales responsables de la mejora de las propiedades CE.
• Evaluar la idoneidad del material para aplicaciones prácticas de bombas de calor.

Principales métodos:

• Sintetizó un terpolímero modificado de fluoruro de vinilideno-trifluoroetileno-clorofluoroetileno mediante la conversión de grupos de clorofluoroetileno en enlaces dobles covalentes.
• Caracterizó las propiedades electrocalóricas, incluida la entropía y el cambio de temperatura, bajo campos eléctricos variables.
• Evaluación del rendimiento y la estabilidad del material durante un millón de ciclos.

Principales resultados:

• El nuevo polímero EC demostró un cambio de entropía EC de 37,5 J kg-1 K-1 y un cambio de temperatura de 7,5 K a 50 MV m-1.
• Logró una mejora del 275% en el cambio de temperatura en comparación con los polímeros CE de última generación con la misma intensidad de campo.
• La modificación estructural aumentó las entidades polares y las áreas interfaciales polares-no polares, lo que condujo a un estado de alta entropía con bajas barreras de energía de conmutación.

Conclusiones:

• El polímero EC desarrollado presenta un rendimiento y una estabilidad superiores en campos eléctricos moderados.
• La estrategia de incorporar enlaces dobles covalentes ofrece una vía prometedora para el diseño de materiales avanzados CE.
• Este material muestra un potencial significativo para aplicaciones prácticas de bombas de calor debido a su mayor eficiencia y durabilidad.