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熱物理学：高エネルギー効率の自励振動型高分子冷却装置
Nature 629, 8014 doi: 10.1038/s41586-024-07375-3
誘電体材料には、電気熱量効果と電歪効果が同時に存在する。これら2つの効果を組み合わせることで、電気熱量冷却によって約束される、軽量で小型の局所的熱管理を実現できる可能性がある。数値モデルや概略的な提案がいくつか発表されているが、現在の電気熱量冷却装置は依然として作業体を駆動する外部付属部品に依存しているため、デバイスレベルでの冷却能密度や成績係数（COP）が低い。今回我々は、高分子強誘電体によって得られる電気-熱機械的な相乗効果を用いた、電気熱量薄膜デバイスについて報告する。このデバイスは、1回だけの交流電気刺激の下で、作業体自体によって熱的そして機械的にサイクル動作するため、外部駆動装置を必要としない自己サイクル型の柔軟な冷却装置が実現される。このプロトタイプは、ゼロ温度スパンの下で、直接測定での冷却能密度が6.5 W g−1で、ピークCOPが58を上回った。このデバイスは、厚さがわずか30 μmの高分子膜であり、開放的な周囲環境において4 Kの温度スパンの下で、ほぼ24のCOPを実現した（熱力学的効率32％）。この薄膜冷却装置は、受動冷却と比較して、電子チップに対してさらに17.5 Kの温度降下を即座に生じさせることができた。この柔軟な高分子冷却装置は、熱を感知し操作するとともに汲み上げて、自動的で局所的な熱管理をもたらすことができる。
