合物模 块，流体通过EC聚合物模块形成的通道被来交换热量。
[0017] 图2是一EC制冷装置的原理图，其中具有EC聚合物模块和一与施加作用场同步的 双向累W使换热流体流动，W产生制冷(或制热）。
[0018] 图3是一EC制冷装置的原理图，包括多个成对的EC环，其中所述两个EC环W相反的 方向旋转，并且具有图案化的电极。
[0019] 图4(a)、图4(b)及图4(c)说明不同的EC含氣聚合物复合材料。图4(a)是一EC聚合 物/高弹性模量纤维复合材料的原理图，其中所述纤维被沿着一个方向排列且贯穿所述整 个薄膜(非常长的纤维）；图4(b)是一EC聚合物/高弹性模量纤维复合材料的原理图，其中所 述纤维被沿着一个方向排列，且所述纤维长度比薄膜长度短；图4(c)是一EC聚合物/高弹性 模量纤维复合材料的原理图，其中所述纤维平行所述薄膜表面，并且随意放置在薄膜表面。 在运些复合材料中，所述高弹性模量的纤维具有从小于1微米(比如0.1微米)到几微米的直 径和高的纵横比（长度/直径）（> 100)。
【具体实施方式】
[0020] 本文是针对电卡制冷装置，包括但不限于热累、制冷机，空气调节和气候控制系 统，W从一个溫度为T1的负载向另一个溫度为T2的散热器传递热量(Τ2>Τ1用于制冷机，T1 >Τ2用于热累）。本文的制冷装置包括至少一个电卡含氣聚合物复合材料作为制冷剂。例如 复合材料具有巨电卡效应化CE)且具有高弹性模量（>0.5G化），最好是，至少沿着一个方向 有高弹性模量。有利地，所述电卡聚合物复合材料在施加或移除电场或电压时展现出重要 的溫度/赌的改变。例如EC含氣聚合物复合材料包括一种或多种具有高弹性模量的EC含氣 聚合物和一种或多种类型绝缘纤维，所述绝缘纤维具有一大于的100的纵横比。
[0021] 下面对附图进行详细说明。在附图中相似的符号表示相似的组件，除非在上下文 有其他说明。说明书具体实施例的描述、附图和权利要求不意味着对本发明的限制，其他的 实施例和修改也在本发明的范围内。
[0022] 图1(a)、图1(b)和图2示意性的说明在装置操作期间EC模块如何经历变形力。在制 冷装置中，所述EC聚合物可W用于多层结构。例如在图1(a)中说明，多层EC聚合物(也被称 为EC聚合物块)110包括几层EC聚合物作为薄膜120,在薄膜120之间具有电极130。在很多EC 制冷装置和热累中，运些EC聚合物模块两端被固定，并且排列形成平行阵列式矩阵结构，参 见图1(b)，其显示几个EC聚合物模块llOaaiOb等平行设置，且具有通过EC聚合物模块形成 的用于流体流动的通道140。所述流体的流动能够与在E对莫块上施加的电场的变化同步。
[0023] 图2显示一 EC制冷机，其中包括具有流体通道的EC模块210a，210b和双向累220,在 模块21 Oa与21化之间交换流体通过，W将热量从冷端(Tc)传输向热端(Th)，实现制冷，反之 亦然。EC聚合物模组210a和21化可W被按照图1(b)中的结构配置。
[0024] 在另一制冷装置配置中，图3，EC模块310a可W被配置为形成一顶环，EC模块31化 可W被配置为形成一底环。在操作期间，顶和底EC环W相反的方向上彼此相对旋转，在运个 过程中，从冷端(Tc巧Ij热端仰)传送热量，例如，制冷，或反之依然(热累）。在运些装置中， 全部模块各部位会承受机械力或图3中的配合面之间存在所述的直接的接触力，所述EC模 块两端被固定，所述机械力是在操作期间的力，例如流体通过图2中的通道移动时的力。
[0025] 作为对【背景技术】部分的解释，操作制冷装置或热累的一般特征是EC模块各部位会 承受不均匀力。运些力可W引起EC聚合物模块的变形(在不同位置EC聚合物模块改变形状） 和蠕变(甚至在撤除力量之后迟缓的形变成为永久的形变），运会降低制冷装置的性能，并 且能够导致EC聚合物模块的永久损伤或者甚至失效。运些问题可W通过增强EC聚合物模块 的弹性模量来解决，在维持高的EC效应的情况下，利用具有高弹性模量（>20GPa)纤维的复 合材料使弹性模量变得较大，使得其在外应力下形变减小.。
[0026] 例如，通过在EC聚合物模块中包含小体积比的高弹性模量的纤维，如图4(a)至图4 (C)显示，所述弹性模量可W被改善，并且所述EC聚合物模块可W被制作的更硬，W降低外 应力下的蠕变。图4(a)说明一复合材料的结构，其中所有长纤维(例如玻璃纤维或Al2〇3纤维 或凯芙拉纤维)是非常硬的材料(在应力下，显示小的变形和蠕变），且具有非常高的弹性模 量，>20GPa，优选地>40GPa，（在室溫下，EC聚合物的弹性模量一般小于0.5G化），且在EC聚 合物多重模块中纤维的直径比EC薄膜厚度小，纤维沿着同一方向排列，进而改善EC聚合物 模块的弹性模量和抗屈强度，且降低沿相同方向的EC聚合物模块的蠕变。例如，图4(a)的所 述长纤维/EC聚合物复合材料可W采用溶液诱注法制造，其中长纤维平行排列，然后一 EC聚 合物溶液倾注向所述取向排列一致的纤维。通过蒸发溶剂，图4(a)中的纤维/EC聚合物复合 材料薄膜被形成。其他可W被使用的纤维，包括氮化棚(BN)，聚乙締高取向纤维(PE)，和弹 性模量>20GPa的绝缘纤维。
[0027] 在图4(b)的结构中，在具有纤维的复合材料中，例如，利用所述直径是几微米的纤 维（比EC薄膜的厚度薄），并且所述纤维有大于100的纵横比（长度/直径），纤维轴倾向于一 个方向排列，且平行复合材料薄膜表面，其显著地增强弹性模量和抗屈强度且沿相同方向 降低蠕变。所述纤维/EC聚合物复合材料薄膜可W采用流延成型的方法制造。在制造过程 中，所述具有预先确定体积比例(根据EC复合材料中纤维的体积比例而定）的高弹性模量的 纤维与EC含氣聚合物溶液混合，所述溶液可W通过刮刀流延成型，其优选地引起纤维长轴 沿着复合材料薄膜表面方向和所述薄膜的流延方向（基底与刮片之间相对运动的方向）。在 溶剂蒸发后形成所述纤维/EC含氣聚合物复合材料薄膜。烙体挤出方法也可W被用于制造 所述纤维/EC聚合物复合材料薄膜。
[0028] 在图4(c)的结构中，所述纤维直径是几微米(比EC薄膜的厚度薄），并且有大于100 的纵横比（长度/直径），在具有纤维的复合材料中，例如，纤维轴W平行于复合材料薄膜表 面的方向排列，其显著地增强弹性模量和抗屈强度且沿(平行)薄膜表面方向降低蠕变。
[0029] 在运些高弹性模量纤维/EC含氣聚合物复合材料中，所述纤维不具备电卡效应，因 此，包含所述纤维的复合材料可能导致EC响应的降低。因此，复合材料中所述纤维的体积比 应该低的，例如，低于10%体积百分比，优选地，低于5%体积百分比。此外，为了保持高的电 击穿强度，运些纤维应该高度电绝缘。玻璃纤维、Ab化(alumina)纤维、氮化棚(BN)、聚乙締 高取向纤维(PE)、凯芙拉纤维、高弹性模量（>20GPa)绝缘纤维满足上述要求。总之，所述EC 聚合物的弹性模量，例如90%的P(VDF-TrFE-CFE)弛豫铁电体Ξ元聚合物/10%P(VDF- Tr阳)常规铁电体的混合物的弹性模量低于0.5G化。因此，运些绝缘纤维的弹性模量比EC聚 合物的弹性模量高很多。
[0030] 某些纤维的弹性模量是：玻璃纤维>70GPa，凯芙拉纤维>70GPa，Al2〇3纤维> 370GPa〇
[0031] 下表1提供了强化P(VDF-TrFE-CFE)S元聚合物/P(VDF-TrFE)共聚物混合的EC聚 合物薄膜及含有体积比5%和10%的Ξ氧化二侣纤维的复合材料的弹性模量的实验数据， 其中，Ξ氧化二侣纤维直径范围为0.2微米至0.4微米、长度范围为100微米至1000微米。所 述纤维采用溶液诱注方法制造，且在复合材料中所述纤维的排列与图4(c)相似。
[0032] 表 1
[0033]
[0034] 含有 l〇wt%P(VDF-Tr 阳）（65/35mol%)共聚物（混合）的 P(VDF-TrFE-CFE)S 元聚 合物的EC混合物的弹性模量;具有5vol % Al2〇3纤维(直径范围为0.2微米至0.4微米，长度范 围为100微米到1000微米）的所述混合复合材料(复合材料-5和复合材料-10)的弹性模量。 所述弹性模量在室溫和IHz下被测量。
[0035] 在复合材料中所述纤维的长轴具有沿着薄膜表面方向的择优取向。所述纤维/EC 聚合物复合材料薄膜的制造方法如下，首先