反鐵電分子材料研究取得進展

電卡制冷是利用外加電場改變材料的極化狀態，從而實現溫度調控和固態制冷的有效方法之一。反鐵電材料具有相鄰偶極反向平行的特性，在電場作用下，其極化狀態的變化導致熵變，從而產生極強的電卡效應，在固態制冷、高效率儲能等領域具有應用潛力。目前，針對無機氧化物和有機聚合物材料體系的電卡效應研究取得了進展，而對反鐵電分子材料及相關性能尚缺乏深入研究。

中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室“無機光電功能晶體材料”研究員羅軍華團隊創新結構設計思路，將偶極基元的離子位移與原子無序兩種機制相結合，構筑了一例具有優良電卡效應的反鐵電分子材料。研究發現，化合物在室溫附近發生了鐵電相-反鐵電相-順電相的連續轉變，變溫晶體結構、非線性光學和電學性能等實驗結果證實了該過程。特別在相變點附近，材料表現出優良的電卡效應和制冷效率，單位電場導致的絕熱溫變高達15.4 K·m/MV，能夠與經典氧化物相媲美，揭示了反鐵電分子材料在固態制冷領域的潛在應用價值。此外，不同于傳統材料電卡效應的起源，該分子反鐵電體內偶極基元的離子位移和原子無序相互協同的作用機制，為后續設計合成反鐵電分子材料提供了新的研究思路。