校企合作毕业设计

基于铁电高分子薄膜的制冷窗热力学循环研究

机械工程

资助企业: 上海精携三维科技有限公司

企业导师: 刘志伟

指导教师: 钱小石

项目成员: 高奕、甘颖、施润、姚天

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项目简介

项目概述

随着全球能源与环境问题日益严峻,传统蒸汽压缩制冷技术因能效低下和高温室气体排放而面临淘汰压力。本项目聚焦于新一代绿色高效制冷技术——电卡制冷技术的研究与工程化应用。电卡效应具备零碳排放、高能效和高功重比等突出优势,被视为替代传统制冷技术的重要方向。本项目依托先进的材料设计和能源转换理论,开发全固态、高能效、柔性可集成的电卡制冷薄膜与系统样机,力求实现从实验室基础研究向实际工程应用的关键跨越,服务于绿色建筑、智能家居等未来低碳场景的制冷需求。

项目目标

本项目旨在突破电卡制冷技术在材料性能、结构调控与系统集成方面的关键瓶颈。具体目标包括:一是设计具备优异电热转换效率的高分子电卡复合材料;二是揭示跨尺度结构对电卡性能的影响机制;三是优化电卡薄膜制备工艺以提升制冷能力与稳定性;四是建立高效电卡制冷循环与热管理模型;五是开展器件热力学与动力学仿真,评估理论性能极限;六是研制无需机械驱动、柔性可集成的电卡制冷窗式样机,探索其在绿色建筑、智能终端等领域的工程应用路径,为新一代零碳制冷技术提供系统性解决方案。

项目成果

本项目在多项关键技术上取得阶段性突破:成功制备出具有巨电卡效应的新型高分子复合材料,实现了优异的电热响应与能量转换效率;构建了跨尺度结构调控机制,显著增强了材料性能的稳定性与可控性;开发出一套高效电卡循环与热管理系统,验证了小型薄膜器件在室温下的高频制冷能力;基于多物理场仿真平台完成了器件性能优化与理论分析;最终实现一款无需机械驱动、柔性可集成的电卡窗式样机。该成果为电卡制冷技术从理论走向应用提供了重要支撑,有望广泛应用于绿色建筑与节能终端设备中。

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