इलेक्ट्रोकैलोरिक प्रभाव

इलेक्ट्रोकैलोरिक प्रभाव एक ऐसी घटना है जिसमें एक सामग्री लागू विद्युत क्षेत्र के तहत एक प्रतिवर्ती तापमान परिवर्तन दिखाती है। इसे अक्सर पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव का भौतिक व्युत्क्रम माना जाता है। इसे थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव (विशेष रूप से, पेल्टियर प्रभाव) के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए, जिसमें तापमान में अंतर तब होता है जब दो असमान कंडक्टरों वाले विद्युत जंक्शन के माध्यम से करंट प्रवाहित किया जाता है।

प्रभाव का अंतर्निहित तंत्र पूरी तरह से स्थापित नहीं है; विशेष रूप से, विभिन्न पाठ्यपुस्तकें परस्पर विरोधी व्याख्याएँ देती हैं। हालांकि, किसी भी पृथक (एडियाबेटिक) तापमान परिवर्तन के साथ, प्रभाव सिस्टम की एन्ट्रापी को बढ़ाने या कम करने वाले वोल्टेज से आता है। (मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव एक अनुरूप, लेकिन बेहतर ज्ञात और समझी जाने वाली घटना है।)

1960 और 1970 के दशक में इलेक्ट्रोकैलोरिक सामग्री महत्वपूर्ण वैज्ञानिक रुचि का केंद्र थी, लेकिन व्यावसायिक रूप से इसका दोहन नहीं किया गया था क्योंकि इलेक्ट्रोकैलोरिक प्रभाव व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए अपर्याप्त थे, उच्चतम प्रतिक्रिया 750 वाल्ट  की लागू क्षमता के तहत 2.5 डिग्री सेल्सियस थी।

मार्च 2006 में जर्नल विज्ञान (पत्रिका)  में यह बताया गया था कि सामग्री PZT (सीसा, टाइटेनियम, ऑक्सीजन और zirconium का मिश्रण) की पतली फिल्मों ने अभी तक रिपोर्ट की गई सबसे मजबूत इलेक्ट्रोकैलोरिफिक प्रतिक्रिया दिखाई, साथ ही सामग्री उतनी ही ठंडी हो गई ~ 220 °C (430 °F) के परिवेशी तापमान पर 480 kV/cm के विद्युत क्षेत्र परिवर्तन के लिए 12 K (12 °C)। डिवाइस संरचना में एक बहुत मोटी सब्सट्रेट के ऊपर एक पतली फिल्म (PZT) शामिल थी, लेकिन 12 K का आंकड़ा केवल पतली फिल्म के ठंडा होने का प्रतिनिधित्व करता है। इस तरह के उपकरण का शुद्ध शीतलन सब्सट्रेट की ताप क्षमता के कारण 12 K से कम होगा जिससे यह जुड़ा हुआ है।

इसी तर्ज पर, 2008 में, यह दिखाया गया था कि एक फेरोइलेक्ट्रिक पॉलिमर PZT की तुलना में कमरे के तापमान के करीब (फिर भी 70 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) 12 K शीतलन प्राप्त कर सकता है। इन नई, बड़ी प्रतिक्रियाओं के साथ, व्यावहारिक अनुप्रयोगों की संभावना अधिक हो सकती है, जैसे कंप्यूटर ठंडा करना  या बैटरी में।