材料科学：酸化物積層キャパシターにおける広い温度範囲にわたる大きな電気熱量効果

大きなエントロピー変化を伴う相転移が、それぞれ磁場変化、電場変化によって駆動される磁気熱量効果素体、電気熱量効果素体に基づくヒートポンプは、移動可能な流体を用いることで、冷却される熱負荷体とヒートシンクとの間に比較的大きな温度差をもたらす。しかし、永久磁石で駆動される実用的な磁気熱量効果素体や電圧で駆動される電気熱量効果素体が示す温度変化は3 K未満なので、プロトタイプの性能は限定されている。今回我々は、キュリー温度290 Kを超える温度で29.0 V μm⁻¹の電場によって一次の強誘電相転移を超臨界的に（ランダウ理論によって検証されたとおり）駆動すると、PbSc_0.5Ta_0.5O₃からなる高品質積層キャパシターが広範な温度で大きな電気熱量効果を示すことを報告する。キャパシターの広い中央領域における温度変化は、室温付近で5.5 Kに達し、176 Kにわたる温度で3 Kを超える（素体全体で完全な熱化が起こると、これらの値は5.5 Kから3.3 K、176 Kから73 Kに低下となる）。磁気熱量効果素体をPbSc_0.5Ta_0.5O₃積層キャパシターに置き換えれば、磁気熱量ヒートポンプの確立された設計原理を再利用して、大きく高価な永久磁石を用いずに、より優れた性能が得られる可能性がある。

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