PG
P. Ge
Author with expertise in Lead-free Piezoelectric Materials
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(50% Open Access)
Cited by:
3
h-index:
1
/
i10-index:
0
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Unveiling a giant electrocaloric effect at low electric fields through continuous phase transition design

Yunyao Huang et al.Jul 27, 2024
The reported electrocaloric (EC) effect in ferroelectrics is poised for application in the next generation of solid-state refrigeration technology, exhibiting substantial developmental potential. This study introduces a novel and efficient EC effect strategy in (1–x)Pb(Lu1/2Nb1/2)O3-xPbTiO3 (PLN-xPT) ceramics for low electric-field-driven devices. Phase-field simulations provide fundamental insights into thermally induced continuous phase transitions, guiding subsequent experimental investigations. A comprehensive composition/temperature-driven phase evolution diagram is constructed, elucidating the sequential transformation from ferroelectric (FE) to antiferroelectric (AFE) and finally to paraelectric (PE) phases for x=0.10−0.18 components. Direct measurements of EC performance highlight x=0.16 as an outstanding performer, exhibiting remarkable properties, including an adiabatic temperature change (ΔT) of 3.03 ​K, EC strength (ΔT/ΔE) of 0.08 ​K ​cm kV−1, and a temperature span (Tspan) of 31 ​°C. The superior EC effect performance is attributed to the temperature-induced FE to AFE transition at low electric fields and diffusion phase transition behavior contributing to the wide Tspan. This work provides valuable insights into developing high-performance EC effect across broad temperature ranges through the strategic design of continuous phase transitions, offering a simplified and economical approach for advancing ecofriendly and efficient solid-state cooling technologies.