新闻网讯 近日，我校材料科学与工程学院熊传溪教授团队在聚合物电卡制冷领域取得新进展，相关成果以“From negligible to giant electrocaloric effect of poly(vinylidene fluoride)”为题，发表在国际学术期刊《自然∙通讯》（Nature Communications）上。我校材料科学与工程学院为论文第一通讯单位，我校博士研究生张艺博、叶志威为论文共同第一作者，熊传溪教授、杨全岭教授以及宾夕法尼亚州立大学王庆教授、张世贤助理教授为论文的共同通讯作者。
传统蒸汽压缩制冷技术普遍存在能耗高、系统体积大以及依赖环境有害制冷剂等问题。以卡效应为基础的固态制冷技术因具备高能效、无运动部件和零直接排放等优势，成为新一代制冷技术的重要发展方向。其中，电卡制冷因其响应速度快、易于集成等特点而备受关注。然而，如何在兼顾低成本与可规模化制备的前提下，实现具有显著电卡效应的材料体系，仍是该领域亟需突破的关键科学与工程问题。
针对上述挑战，熊传溪教授团队提出并发展了一种固相压力成型加工策略，在不引入化学改性的条件下，使最常用、成本最低的铁电聚合物——聚偏氟乙烯（PVDF）实现了显著增强的电卡响应。研究结果表明，经固相压力成型处理后的PVDF薄膜表现出高达12.8 K的巨电卡效应，其有效工作温度窗口宽达60°C。传统认识中，PVDF由于分子结构高度对称、铁电畴尺寸较大且晶体结构致密，其电卡效应通常可以忽略不计。该研究通过纯物理加工方式有效重构了材料内部晶体结构，使致密晶体被破碎并转变为松散、微小的β相晶体结构。研究表明，该巨电卡效应主要来自松散与致密β晶结构差异引发的分子链取向熵变，以及微小晶粒中极性偶极子的翻转熵变。鉴于PVDF原材料的广泛可获得性和成熟加工基础，该研究为构建可扩展、低成本的聚合物固态制冷技术提供了新的研究思路和实现路径。
熊传溪教授团队长期致力于卡效应固态制冷、柔性电功能等功能高分子材料与器件的开发与应用，近年来取得了系列创新成果(Nat.Commun.2025,16,11180；Nat.Commun.2024,15,6567；Nat.Commun.2022,13,9；Adv.Mater.2025,e07704；Adv.Funct.Mater.2024,34,2313258；Chem.Eng.J.2025,524,169794等)。
图 固相压力成型制备的PVDF薄膜及其β相分布特征
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-66151-7
文：张艺博、李爽；编辑：曹明；审核：刘凯