随着电子技术的飞速发展,高性能微型电子设备成为业界发展的热点,但是微处理器等高功耗元器件在微小空间内大量产热造成局部高温已经成为电子产品失效的最主要原因,因此高效制冷器成为电子设备可靠运行的关键。基于电卡效应(Electrocaloric Effect,ECE)的铁电制冷技术,因具有易于小型化、操控简便、能量效率高、成本低廉、环境友好等优点,越来越受人们关注。钛酸钡基无铅铁电陶瓷具有明显的一级相变,且具有很高的电卡强度,但其相变温区较窄,并且相变温度过高限制了其实际应用。通过离子取代来弥散一级相变可以有效调节电卡效应峰的温度区间、展宽温度窗口,同时也会导致电卡效应峰值减小。与等价离子取代相比,异价离子取代可以更有效地调控材料的铁电及电卡特性。B位Nb取代对电卡效应的调控具有高灵敏度,其掺杂量比等价取代(Sr、Zr等)低1个数量级即可产生近似的性能调控效果。A位稀土元素掺杂(La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy等等)可以实现对电卡效应的系列调控规律。随稀土离子的加入,铁电相变逐渐弥散,电卡效应峰展宽并移向低温;随稀土离子半径减小,居里温度升高,四方畸变增强,电卡效应峰值逐渐提升。通过控制稀土元素掺杂,可以使电卡效应的峰值从室温到140℃超宽的温度范围内连续变化,获得一系列具有高电卡强度(>0.3 K MV/m)的优异电卡材料。