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。
固相压力成型制备的PVDF薄膜及其β相分布特征
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)。
潜心钻研，攻坚破局
在聚合物电卡制冷材料研发
取得突破性进展
为固态制冷技术注入新活力
期待更多武汉理工师生
坚守科研使命，勇攀高峰
在实现高水平科技自立自强的征程上
锐意进取，再谱新篇！
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来源：材料学院
通讯员：黄天佑
文：张艺博 李爽
编辑：葛文锌
责编：朱可馨 毋怡瑶
审稿：刘凯
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矢志创新的熊传溪教授团队
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