CN220541411U - 电卡元件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电子设备制冷技术领域，公开一种电卡元件。电卡元件包括第一电极层、第二电极层和压电功能膜层。压电功能膜层设置于第一电极层与第二电极层之间，压电功能膜层包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移，相邻的压电制冷单元与压电位移单元之间设置有用于将这两个功能单元区进行区分的区分间隙。其中，压电位移区包括镶嵌型压电位移单元。电卡元件内部集成热开关形式，换热效率提高。进一步地，设置为镶嵌型压电位移单元的形式，使压电功能膜层中的压电制冷区尺寸增大，进而增大电卡元件放热或吸热量。

Description

电卡元件

技术领域

本申请涉及电子设备制冷技术领域，例如涉及一种电卡元件。

背景技术

压缩机制冷产品采用含氟制冷剂，在生产、使用的过程中会产生温室效应且会有泄漏污染环境的风险。随着现代社会发展，制冷的巨大需求加剧了全球能源危机、极端高温天气和自然灾害的频繁出现。因此，亟需一种新型的制冷技术替代现有制冷技术。基于电卡效应的新型制冷技术，不必使用常用制冷器所需的压缩机与制冷剂。当施加或撤去在电卡材料上的电场时，材料将产生吸热或放热的现象，即电卡效应。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

目前，已有的电卡制冷系统需要设计可移动的传热结构，配合电场的施加/释放在冷端和热端之间移动，从而实现冷热的分离。传热结构无法与电卡制冷工质集成，具有较大的热阻，换热效率低下。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种电卡元件，在电卡元件的压电膜层直接分区形成压电位移区，通过压电位移区带动电卡元件移动，用于传热。电卡元件内部集成热开关形式，换热效率提高。进一步地，设置为镶嵌型压电位移单元的形式，使压电功能膜层中的压电制冷区尺寸增大，进而增大电卡元件放热或吸热量。

在一些实施例中，电卡元件包括第一电极层、第二电极层和压电功能膜层。压电功能膜层设置于第一电极层与第二电极层之间，压电功能膜层包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移，相邻的压电制冷单元与压电位移单元之间设置有用于将这两个功能单元区进行区分的区分间隙。其中，压电位移区包括镶嵌型压电位移单元，镶嵌型压电位移单元包括：第一镶嵌区分间隙和第二镶嵌区分间隙，其中，第一镶嵌区分间隙和第二镶嵌区分间隙的间隙深度均小于压电膜层的厚度；和，第一镶嵌压电位移单元，设置于第一镶嵌区分间隙和第二镶嵌区分间隙之间。

可选地，第一镶嵌压电位移单元下部还设置有第三电极层。

可选地，压电制冷区包括一个或多个压电制冷单元；压电位移区包括一个或多个压电位移单元。

可选地，压电制冷区包括多个压电制冷单元，且，多个压电制冷单元呈阵列设置；和/或，压电位移区包括多个压电位移单元，且，多个压电位移单元呈阵列设置。

可选地，压电制冷区包括多个压电制冷单元，且，相邻两个压电制冷单元间隔设置；压电位移区包括多个压电位移单元，且，相邻两个压电位移单元间隔设置。

可选地，压电制冷单元与压电位移单元彼此交替间隔设置。

可选地，压电制冷区包括第一压电制冷单元，压电位移区包括与第一压电制冷单元相邻的第一压电位移单元。其中，第一压电制冷单元的长度大于或等于第一压电位移单元的长度；或者，第一压电制冷单元的宽度大于或等于第一压电位移单元的宽度；或者，第一压电制冷单元的面积大于或等于第一压电位移单元的面积。

可选地，第一压电制冷单元的宽度与第一压电位移单元的宽度之间的比值大于或等于2。

可选地，第一压电制冷单元的面积与第一压电位移单元的面积之间的比值大于或等于10。

可选地，压电功能膜层包括第一压电功能面，和，与第一压电功能面相对的第二压电功能面。其中，第一压电功能面包括压电制冷区和压电位移区，且，第二压电功能面仅包括压电制冷区。

本公开实施例提供的电卡元件，可以实现以下技术效果：

电卡元件包括第一电极层、第二电极层和设置于第一电极层和第二电极层之间的压电功能膜层。压电功能膜层包括压电制冷区和压电位移区。通过对第一电极层和第二电极层施加电压，使第一电极层和第二电极层间形成电场，压电功能膜层的不同功能区对应实现不同功能作用。当压电制冷区和压电位移区同时施加正向电场时，压电功能膜层同步激发压电效应和电卡效应，发生正向位移和放热；当压电制冷区停止施加电场、压电位移区施加反向电场时，压电制冷区因电卡效应吸热，压电位移区因压电效应发生反向位移，进而带动压电功能膜层反向位移。通过压电功能膜层的不同功能分区，使电卡效应放热、吸热时发生对向位移，有效实现热量的分离，提高换热效率。电卡元件的压电功能膜层分区包括压电位移区，使电卡元件集成了热开关形式，避免了因外设可移动的传热结构造成的较大电阻。进一步地，设置为镶嵌型压电位移单元的形式，使压电功能膜层中的压电制冷区尺寸增大，进而增大电卡元件放热或吸热量。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的电卡元件中压电功能膜层的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一个电卡元件的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一个电卡元件的制备方法的流程示意图；

图4是本公开实施例提供的另一个电卡元件的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的另一个电卡元件的制备方法的流程示意图；

图6是本公开实施例提供的电卡制冷芯片的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的电卡制冷芯片中电卡元件贴合热量接收端的示意图；

图8是本公开实施例提供的电卡制冷芯片中电卡元件贴合冷量接收端的示意图；

图9是本公开实施例提供的一个电卡制冷循环系统的结构示意图；

图10是本公开实施例提供的电卡制冷循环系统中特斯拉阀内流体正向流动的示意图；

图11是本公开实施例提供的电卡制冷循环系统中特斯拉阀内流体反向流动的示意图；

图12是本公开实施例提供的另一个电卡制冷循环系统的结构示意图；

图13是本公开实施例提供的另一个电卡制冷循环系统的结构示意图；

图14是本公开实施例提供的电卡制冷设备的结构示意图。

附图标记：

1：第一电极层；11：电卡制冷电极区；12：压电驱动电极区；13：电极间隙；

2：第二电极层；

3：第三电极层；

4：压电功能膜层；41：压电位移单元；42：压电制冷单元；431：第一贯穿区分间隙；432：第一贯穿压电位移单元；433：第二贯穿区分间隙；441：第一镶嵌区分间隙；442：第一镶嵌压电位移单元；443：第二镶嵌区分间隙；

5：基底层；

100：电卡元件；

201：第一夹持骨架；202：第二夹持骨架；203：第一弯折间隙；204：第二弯折间隙；205：支撑骨架；

300：热量接收端；

400：冷量接收端；

500：环路散热流路；501：蒸发端；502：气体循环管路；503：冷凝端；504：液体循环管路；505：特斯拉阀；506：第一环路散热流路；5061：第一导热端；5062：第一散热器；507：第二环路散热流路；5071：第二导热端；5072：第二散热器；

600：电卡制冷芯片；601：蒸发端电卡制冷芯片；602：冷凝端电卡制冷芯片；

701：第一风扇；702：第二风扇。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述本公开实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

目前，已有的电卡制冷系统需要设计可移动的传热结构，配合电场的施加/释放在冷端和热端之间移动，从而实现冷热的分离。传热结构无法与电卡制冷工质集成，具有较大的热阻，换热效率低下。

本公开实施例公开了电卡元件100及其制备方法，在电卡元件100的压电膜层直接分区形成压电位移区，通过压电位移区带动电卡元件100移动，用于传热。电卡元件100内部集成热开关形式，换热效率提高。

结合图1至5所示，本公开实施例提供一种电卡元件100，包括第一电极层1、第二电极层2和压电功能膜层4。压电功能膜层4设置于第一电极层1与第二电极层2之间。压电功能膜层4包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区，其中，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移。

电卡元件100包括第一电极层1、第二电极层2和设置于第一电极层1和第二电极层2之间的压电功能膜层4。压电功能膜层4包括压电制冷区和压电位移区。通过对第一电极层1和第二电极层2施加电压，使第一电极层1和第二电极层2间形成电场，压电功能膜层4的不同功能区对应实现不同功能作用。当压电制冷区和压电位移区同时施加正向电场时，压电功能膜层4同步激发压电效应和电卡效应，发生正向位移和放热；当压电制冷区停止施加电场、压电位移区施加反向电场时，压电制冷区因电卡效应吸热，压电位移区因压电效应发生反向位移，进而带动压电功能膜层4反向位移。通过压电功能膜层4的不同功能分区，使电卡效应放热、吸热时发生对向位移，有效实现热量的分离，提高换热效率。电卡元件100的压电功能膜层4分区包括压电位移区，使电卡元件100集成了热开关形式，避免了因外设可移动的传热结构造成的较大电阻。

可选地，对压电位移区施加方波周期性电场。

可选地，第一电极层1包括铂电极，和/或，第二电极层2包括铂电极，和/或，第三电极层3包括铂电极。

可选地，压电制冷区包括一个或多个压电制冷单元42；压电位移区包括一个或多个压电位移单元41。

在压电制冷区包括一个压电制冷单元42、压电位移区包括一个压电位移单元41时，压电制冷单元42和压电位移单元41相邻设置，压电制冷区吸热时压电位移区带动压电制冷区反向位移。在压电制冷区包括多个压电制冷单元42和压电位移区包括多个压电位移单元41时，可通过设置多个压电制冷单元42和压电位移单元41的相对位置，使压电制冷区吸热时压电位移区更好的带动压电功能膜层4反向位移，进而实现电卡元件100放热、吸热的位置分离。

可选地，压电制冷区包括多个压电制冷单元42，且，多个压电制冷单元42呈阵列设置。和/或，压电位移区包括多个压电位移单元41，且，多个压电位移单元41呈阵列设置。

多个压电制冷单元42呈阵列设置可使电卡元件100各部分放热或吸热均衡，便于放热时热量散出或吸热时热量进入。多个压电位移单元41呈阵列设置可使电卡元件100在压电制冷区吸热时，压电位移区带动电卡元件100反向位移的作用力均衡施加于电卡元件100，使电卡元件100各部分同步反向位移，便于电卡元件100贴合传热介质。

可选地，压电制冷区包括多个压电制冷单元42，且，相邻两个压电制冷单元42间隔设置。压电位移区包括多个压电位移单元41，且，相邻两个压电位移单元41间隔设置。

多个压电制冷单元42中相邻两个压电制冷单元42间隔设置，可在电卡元件100各部分放热或吸热均衡，便于放热时热量散出或吸热时热量进入的基础上，相邻两个压电制冷单元42间可设置其他功能性模块，例如压电位移单元41。同样的，多个压电位移单元41中相邻两个压电位移单元41间隔设置，在使电卡元件100在压电制冷区吸热时，压电位移区带动电卡元件100反向位移的作用力均衡施加于电卡元件100的基础上，相邻两个压电位移单元41间可设置其他功能性模块，例如压电制冷单元42。

可选地，压电制冷单元42与压电位移单元41彼此交替间隔设置。

将多个压电制冷单元42和多个压电位移单元41彼此交替间隔设置，可在压电制冷区因电卡效应吸热时，压电位移单元41反向位移带动邻近的压电制冷单元42反向位移，进而使电卡元件100反向位移且位移后平整度高，便于电卡元件100与传热介质贴合进行传热。

可选地，压电制冷区包括第一压电制冷单元42，压电位移区包括与第一压电制冷单元42相邻的第一压电位移单元41。其中，第一压电制冷单元42的长度大于或等于第一压电位移单元41的长度；或者，第一压电制冷单元42的宽度大于或等于第一压电位移单元41的宽度；或者，第一压电制冷单元42的面积大于或等于第一压电位移单元41的面积。

压电功能膜层4为薄膜层结构，长度、宽度或面积可理解为尺寸。因此可以理解为，相邻的第一压电制冷单元42尺寸大于第一压电位移单元41，进而使电卡元件100的放热或吸热量增大。

可选地，第一压电制冷单元42的宽度与第一压电位移单元41的宽度之间的比值大于或等于2。

可选地，第一压电制冷单元42的面积与第一压电位移单元41的面积之间的比值大于或等于10。

设置第一压电制冷单元42的宽度与第一压电位移单元41的宽度之间的比值大于或等于2，或者，第一压电制冷单元42的面积与第一压电位移单元41的面积之间的比值大于或等于10，使第一压电制冷单元42尺寸增大，进而使压电制冷区尺寸增大，可以保证电卡元件100的放热量或吸热量。具体地，第一压电制冷单元42的宽度与第一压电位移单元41的宽度之间的比值可取2、3、4或5等；第一压电制冷单元42的面积与第一压电位移单元41的面积之间的比值可取10、11、12、13、14或15等。

可选地，压电功能膜层4包括第一压电功能面，和，与第一压电功能面相对的第二压电功能面。其中，第一压电功能面包括压电制冷区和压电位移区，且，第二压电功能面仅包括压电制冷区。

压电功能膜层4为设有厚度的薄膜层结构，以薄膜层包括相贴合的第一子膜层和第二子膜层为例。第一压电功能面对应第一子膜层，包括压电制冷区和压电位移区；第二压电功能面对应第二子膜层，仅包括压电制冷区，无压电位移区。将第一子膜层和第二子膜层理解为一个整体，即，压电功能膜层4形成压电位移区嵌入型结构，如下述的镶嵌型压电位移单元41，如图4所示。压电位移区嵌入型结构使压电功能膜层4中的压电制冷区尺寸增大，进而使电卡元件100放热或吸热量增大。

可选地，相邻的压电制冷单元42与压电位移单元41之间设置有用于将这两个功能单元区进行区分的区分间隙。设置区分间隙可以使功能单元区进行分区，以实现压电制冷单元42激发电卡效应和压电位移单元41激发压电效应，且互不影响。

可选地，区分间隙的宽度小于压电制冷单元42的宽度；或者，区分间隙的宽度小于压电位移单元41的宽度。

在相邻的压电制冷单元42与压电位移单元41之间设置区分间隙即可实现不同功能单元区的区分，为保证功能单元区的尺寸，对区分间隙的尺寸限定为区分间隙的宽度小于压电制冷单元42的宽度，或者区分间隙的宽度小于压电位移单元41的宽度。

可选地，压电制冷单元42的宽度与区分间隙的宽度之间的比值大于或等于10；或者，压电位移单元41的宽度与区分间隙的宽度之间的比值大于或等于5。

进一步对区分间隙尺寸限定，以在区分间隙间隔实现不同功能单元分区的同时，保证压电功能膜层4中压电制冷单元42和压电位移单元41的尺寸，进而保证电卡元件100的放热或吸热量。具体地，压电制冷单元42的宽度与区分间隙的宽度之间的比值可取10、12、14、16、18或20等；压电位移单元41的宽度与区分间隙的宽度之间的比值可取5、6、7、8、9或10等。

可选地，区分间隙呈条形、网格形或不规则形状。可以理解为，区分间隙形状不做具体限定，可实现将区分间隙两侧的两个功能单元分隔实现不同功能单元分区即可。

可选地，区分间隙为空气隙。

可选地，区分间隙包括依次设置的第一区分间隙、第二区分间隙和第三区分间隙。其中，第一区分间隙与第二区分间隙之间设置有第一压电制冷单元42，第二区分间隙与第三区分间隙之间设置有第一压电位移单元41。

可以理解为，依次设置为第一区分间隙、第一压电制冷单元42、第二区分间隙、第一压电位移单元41和第三区分间隙，即相邻的压电制冷单元42和压电位移单元41之间均设有区分间隙，避免不同功能单元间的相互影响。

可选地，区分间隙包括刻蚀成型的刻蚀区分间隙。区分间隙采用刻蚀成型，工艺简单，且使电卡元件100可同时集成电卡效应和压电效应的不同功能单元。

可选地，压电位移区包括贯穿型压电位移单元41，其中，贯穿型压电位移单元41包括第一贯穿区分间隙431和第二贯穿区分间隙433，其中，第一贯穿区分间隙431和第二贯穿区分间隙433均贯穿压电膜层；和，第一贯穿压电位移单元432，设置于第一贯穿区分间隙431与第二贯穿区分间隙433之间。

图2所示为包括贯穿型压电位移单元41的电卡元件100。贯穿型压电位移单元41包括依次设置的第一贯穿区分间隙431、第一贯穿压电位移单元432和第二贯穿区分间隙433，且由图2中所示，第一贯穿区分间隙431和第二贯穿区分间隙433与第一贯穿压电位移单元432高度相同，即第一贯穿区分间隙431和第二贯穿区分间隙433均贯穿压电膜层。这样设置可避免第一贯穿压电位移单元432与两侧相邻的压电制冷单元42相互影响。并且，通过将压电位移区设置为贯穿型压电位移单元41，可使压电位移区和压电制冷区共用第二电极层2，制备方法中对电极层的制备只需刻蚀第一电极层1，无需二次刻蚀电极层。

具体地，对第一电极层1和第二电极层2施加正向电压，第一电极层1与第二电极层2间形成正向电场。此时，压电功能膜层4的压电位移区和压电制冷区同时激发电卡效应和压电效应，电卡元件100正向位移并放热。之后，将第一电极层1中电卡制冷电极区11断电，即撤去压电制冷区对应电场，压电制冷区激发电卡效应吸热；对第一电极层1中压电驱动电极区12及第二电极层2施加反向电压，第一电极层1与第二电极层2间形成反向电场，压电位移区激发压电效应反向位移。电卡元件100放热正向位移、吸热反向位移，实现热量分离。

可选地，电卡元件100还包括基底层5。基底层5设置于第二电极层2的下部。

压电功能膜层4、第一电极层1和第二电极层2合并形成薄膜型结构，在电卡元件100的第二电极层2下部设置基底层5，可对薄膜型结构进行支撑，且在制备中提供操作平台。基底层5的设置还可维持电卡元件100的平整度，使电卡元件100传热时可贴近传热介质。

可选地，第一电极层1设置有电极间隙13，电极间隙13将第一电极层1分为电卡制冷电极区11和压电驱动电极区12。其中，电卡制冷电极区11与压电制冷区相对应，压电驱动电极区12与压电位移区相对应。为电卡制冷电极区11和压电驱动电极区12施加正向电场，使压电位移区和压电制冷区产生第一方向的位移；或者，撤去电卡制冷电机区的电场，压电功能膜层4的压电制冷区吸热，同时，为压电驱动电极区12施加反向电场，使压电位移区带动吸热的压电制冷区产生第二方向的位移。

对应于压电制冷区和压电位移区两种不同的功能单元，需要对电极施加不同电场以激发不同的功能效应。因此，第一电极层1设置电极间隙13，使第一电极层1分隔形成与压电制冷区相对应的电卡制冷电极区11和与压电位移区相对应的压电驱动电极区12，向电卡制冷电极区11及第二电极层2和压电驱动电极区12及第二电极层2施加不同的电场以实现不同功能效应的激发。

可选地，电极间隙13与区分间隙相对应设置。

可选地，电极间隙13与区分间隙连通形成贯穿型间隙。电极间隙13与区分间隙相对应，实现第一电极层1的不同区域施加不同电场时，可使与电极区对应的功能区激发不同功能效应。进一步地，电极间隙13与区分间隙连通使相邻的不同功能单元互不影响。

在一些实施例中，结合图3所示，电卡元件100的制备方法包括：

S301，在基底层5上沉积第二电极层2；

S302，在第二电极层2上沉积压电膜层；

S303，在压电膜层上沉积第一电极层1；

S304，对第一电极层1和压电膜层进行刻蚀，得到电卡元件100。其中，电卡元件100为前述的电卡元件100。

可选地，压电膜层包括压电陶瓷膜层。

电卡效应是一种铁电材料在电场下的冷热效应，加电场时放热，撤电场时吸热。铁电薄膜通过两侧的电极施加高电场激发周期的电卡效应。固态电卡制冷材料的研究可以分为无机、有机以及无机有机复合材料三大类。其中无机材料主要集中在以锆钛酸铅系压电陶瓷(PZT)为含铅的基准体系中，其几何形式主要包括块体陶瓷、薄膜、厚膜及多层厚膜。本公开实施例公开的压电膜层包括压电陶瓷膜层，即无机铁电材料。

一方面，相对于有机铁电材料需要高电压(例如千伏级电压)激发电卡效应，无机铁电材料激发电卡效应所需电压较小(例如百伏级电压)。且高电压易击穿薄膜，使电卡元件100使用寿命短，低电压使电卡元件100使用寿命延长。

另一方面，无机薄膜铁电材料具有较大的绝热温变和较宽的铁电相变温区，因此可以实现宽温区、大温差的制冷应用。同时，低温晶化的铁电薄膜合成工艺可以通过与半导体微机电(CMOS/MEMs)工艺兼容，实现电卡元件100中压电功能膜层4在基底层5(例如硅晶圆)上的集成，并可以通过光刻的手段实现衬底的去除，实现更大的自身温变。

可选地，压电陶瓷膜层包括锆钛酸铅系压电陶瓷膜层。

可选地，压电陶瓷膜层包括锆钛酸铅镧陶瓷膜层。

锆钛酸铅系压电陶瓷膜层(PZT)或锆钛酸铅镧陶瓷膜层(PLZT)等铁电介质同时具有压电性和电卡效应，因此压电位移区和压电制冷区可采用同种材料，并沉积于同一层，仅需通过控制电极层施加不同电场进而实现功能的区分。

可选地，沉积得到的压电膜层的厚度大于或等于8μm，且，小于或等于20μm。具体地，压电膜层的厚度可取8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm等。

可选地，对第一电极层1和压电膜层进行刻蚀，包括：对第一电级层进行刻蚀，得到电极间隙13；对压电膜层进行贯穿性刻蚀，得到贯穿区分间隙，以及位于贯穿区分间隙之间的压电制冷单元42和贯穿型压电位移单元41。

可选地，基底层5包括硅晶圆。

可选地，在基底层5上沉积第二电极层2前还包括：硅晶圆表面氧化，得到绝缘体上硅基底；对绝缘体上硅基底进行氢植入，使绝缘体上硅基底厚度减小；将绝缘体上硅基底的氧化层与衬底硅键合。

衬底硅厚度大，作用是对绝缘体上硅基底提供机械支撑，便于后续基底层5上的操作进行。

可选地，对第一电极层1和压电膜层进行刻蚀后还包括：去除衬底硅和氧化层，将硅晶圆减薄。其中，去除衬底硅和氧化层采用机械减薄的方法，硅晶圆减薄后厚度大于或等于8μm，且小于或等于13μm。

可选地，沉积压电膜层通过溶胶-凝胶法实现。

在一些实施例中，电卡元件100包括第一电极层1、第二电极层2和压电功能膜层4。压电功能膜层4设置于第一电极层1与第二电极层2之间，压电功能膜层4包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移，相邻的压电制冷单元42与压电位移单元41之间设置有用于将这两个功能单元区进行区分的区分间隙。其中，压电位移区包括镶嵌型压电位移单元41，镶嵌型压电位移单元41包括：第一镶嵌区分间隙441和第二镶嵌区分间隙443，其中，第一镶嵌区分间隙441和第二镶嵌区分间隙443的间隙深度均小于压电膜层的厚度；和，第一镶嵌压电位移单元442，设置于第一镶嵌区分间隙441和第二镶嵌区分间隙443之间。

结合图4所示，本公开实施例还提供一种电卡元件100，其中压电位移区包括镶嵌型压电位移单元41。包括镶嵌型压电位移单元41的电卡元件100具有更大的电卡制冷介质体积，具有更高的制冷密度，即具有更大的放热或吸热量。

可选地，第一镶嵌压电位移单元442下部还设置有第三电极层3。

第一镶嵌压电位移单元442下部设置第三电极层3，向第一电极层1和第三电极层3施加电压形成电场，以对第一镶嵌压电位移单元442激发功能效应。向第一电极层1和第二电极层2施加电压形成电场，以对压电制冷单元42激发功能效应。

具体地，对第一电极层1和第二电极层2、第一电极层1和第三电极层3施加正向电压，第一电极层1与第二电极层2、第一电极层1与第三电极层3间形成正向电场。此时，压电功能膜层4的压电位移区和压电制冷区同时激发电卡效应和压电效应，电卡元件100正向位移并放热。之后，将第一电极层1中电卡制冷电极区11和第二电极层2断电，即撤去压电制冷区对应电场，压电制冷区激发电卡效应吸热；对第一电极层1中压电驱动电极区12及第三电极层3施加反向电压，第一电极层1与第三电极层3间形成反向电场，压电位移区激发压电效应反向位移。电卡元件100放热正向位移、吸热反向位移，实现热量分离。

在一些实施例中，结合图5所示，电卡元件100的制备方法包括：

S501，在基底层5上沉积第二电极层2；

S502，在第二电极层2上沉积压电膜层；

S503，在压电膜层上沉积第一电极层1；

S504，对第一电极层1和压电膜层进行刻蚀，且对压电膜层的刻蚀深度小于压电膜层的厚度，得到压电制冷区和经第一刻蚀后的槽形凹陷区；

S505，在槽形凹陷区内沉积第三电极层3；

S506，在第三电极层3的上部沉积电介质膜层和第一电极，得到镶嵌型压电位移单元41。其中，电卡元件100为前述的电卡元件100。

可选地，沉积后的镶嵌型压电位移单元41与压电制冷区平齐。这样设置可使第一电极层1各区域处于同一平面，电卡元件100更平整，在上移时可贴合传热介质进行传热。

可选地，镶嵌型压电位移单元41的沉积宽度小于槽形凹陷区的宽度。可以理解为，镶嵌型压电位移单元41的沉积宽度小于槽形凹陷区的宽度的部分即形成区分镶嵌型压电位移单元41和压电制冷单元42的区分间隙。

现有的电卡制冷系统包括：热端、冷端、电卡材料模块、流体/固体泵送系统、电场发生器和壳体。泵送系统可以将热量向一个方向传递，实现冷热分离。单向传热可以通过周期性的移动电卡材料或者通过固体或流体介质传热。目前，电卡器件都包含可动部件，电卡循环再生系统稳定性差，进而影响使用寿命。

本公开实施例还公开了电卡制冷芯片600和电卡制冷芯片600组件，电卡元件100的压电膜层直接分区形成压电位移区，通过压电位移区带动电卡元件100移动。夹持骨架夹持电卡元件100使电卡元件100放热贴合热量接收端300、吸热贴合冷量接收端400，电卡制冷芯片600自集成冷热分离结构，稳定性增强。

结合图6至8所示，本公开实施例提供一种电卡制冷芯片600，包括电卡元件100、夹持骨架、热量接收端300和冷量接收端400。电卡元件100包括第一电极层1、第二电极层2、压电功能膜层4，压电功能膜层4设置于第一电极层1和第二电极层2之间，压电功能膜层4包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区，其中，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移。夹持骨架，包括夹持于电卡元件100的第一端的第一侧的第一夹持骨架201，和，夹持于电卡元件100的第一端的第二侧的第二夹持骨架202。热量接收端300设置于第一夹持骨架201侧，用于接收电卡元件100的热量。冷量接收端400设置于第二夹持骨架202侧，用于接收电卡元件100的冷量。

电卡制冷芯片600包括电卡元件100，电卡元件100的压电膜层直接分区形成压电位移区，通过压电位移区带动电卡元件100移动。同时，电卡元件100两侧分别设置热量接收端300和冷量接收端400，电卡元件100的第一端夹持于夹持骨架。当压电制冷区和压电位移区同时施加正向电场时，压电功能膜层4同步激发压电效应和电卡效应，发生正向位移和放热，夹持骨架夹持电卡元件100使电卡元件100贴合热量接收端300，如图7。当压电制冷区停止施加电场、压电位移区施加反向电场时，压电制冷区因电卡效应吸热，压电位移区因压电效应发生反向位移，进而带动压电功能膜层4反向位移，夹持骨架夹持电卡元件100使电卡元件100贴合冷量接收端400，如图8。电卡制冷芯片600自集成冷热分离结构，稳定性增强。

可以理解的是，电卡制冷芯片600中的电卡元件100即前述的内部集成热开关形式的电卡元件100。

可选地，电卡元件100还包括基底层5，基底层5设置于第二电极层2的下部。其中，第一夹持骨架201设置于电卡元件100的第一电极层1，第二夹持骨架202设置于电卡元件100的基底层5。

压电功能膜层4、第一电极层1和第二电极层2合并形成薄膜型结构，在电卡元件100的第二电极层2下部设置基底层5，可对薄膜型结构进行支撑。基底层5的设置还可维持电卡元件100的平整度，使电卡元件100传热时可贴近传热介质。对应地，第一夹持骨架201设置于电卡元件100的第一电极层1上方，第二夹持骨架202设置于电卡元件100的基底层5下方。

可选地，电卡元件100的第一侧与热量接收端300之间设置有第一弯折间隙203。其中，第一弯折间隙203用于供电卡元件100的第一侧向热量接收端300弯折，并与热量接收端300相贴合。和/或，电卡元件100的第二侧与冷量接收端400之间设置有第二弯折间隙204。其中，第二弯折间隙204用于供电卡元件100的第二侧向冷量接收端400弯折，并与冷量接收端400相贴合。

第一弯折间隙203和第二弯折间隙204的设置使电卡制冷芯片600的体积增大，第一弯折间隙203厚度、电卡元件100厚度加上第二弯折间隙204厚度即为热量接收端300和冷量接收端400的间距，使电卡元件100的冷量和热量分离距离增大，便于电卡制冷芯片600实际应用于家电设备中。

可选地，第一电极层1包括设置于端部且用于第一夹持骨架201相夹持的第一夹持部，和，沿第一夹持部延伸的第一贴合部。其中，第一弯折间隙203设置于第一贴合部与热量接收端300之间。和/或，基底层5包括设置于端部且用于第二夹持骨架202相夹持的第二夹持部，和，沿第二夹持部延伸的第二贴合部。其中，第二弯折间隙204设置于第二贴合部与冷量接收端400之间。

第一电极层1包括第一夹持部和沿第一夹持部延伸的第一贴合部，其中，第一夹持部位于第一电极层1的端部。第一夹持部用于与第一夹持骨架201相贴合。第一夹持部和热量接收端300间即为第一夹持骨架201设置位置，第一夹持骨架201既起到夹持电卡元件100端部第一侧的作用，还起到支撑电卡元件100以构建出第一弯折间隙203的作用。同样的，基底层5包括第二夹持部和沿第二夹持部延伸的第二贴合部，其中，第二夹持部位于基底层5的端部。第二夹持部用于与第二夹持骨架202相贴合。第二夹持部和冷量接收端400间即为第二夹持骨架202设置位置，第二夹持骨架202既起到夹持电卡元件100端部第二侧的作用，还起到支撑电卡元件100以构建出第二弯折间隙204的作用。

可选地，第一弯折间隙203小于或等于预设间隙阈值；和/或，第二弯折间隙204小于或等于预设间隙阈值。

电卡元件100整体为薄膜层结构，为保证电卡元件100的热量和冷量，其中，压电功能膜层4的压电制冷区大于压电位移区。因此，电卡元件100的位移距离有限，因此需要对第一弯折间隙203或第二弯折间隙204设定尺寸。例如，第一弯折间隙203小于或等于预设间隙阈值，和/或，第二弯折间隙204小于或等于预设间隙阈值。

可选地，第一夹持骨架201使电卡元件100的第一端的第一侧与热量接收端300之间形成第一支撑厚度，第二夹持骨架202使电卡元件100的第一端的第二侧与冷量接收端400之间形成第二支撑厚度。其中，第一支撑厚度小于或等于预设厚度阈值；和/或，第二支撑厚度小于或等于预设厚度阈值。

第一支撑厚度定义为第一夹持骨架201使电卡元件100的第一端的第一侧与热量接收端300之间间距，可以理解为第一弯折间隙203厚度；第二支撑厚度定义为第二夹持骨架202使电卡元件100的第一端的第二侧与冷量接收端400之间间距，可以理解为第二弯折间隙204厚度。由于电卡元件100的位移距离有限，因此需设置第一支撑厚度小于或等于预设厚度阈值；和/或，第二支撑厚度小于或等于预设厚度阈值。

可选地，第一支撑厚度等于第二支撑厚度。第一支撑厚度与第二支撑厚度相等，电卡元件100向热量接收端300和冷量接收端400位移相同，便于电卡元件100的冷热分离。

可选地，电卡制冷芯片600还包括支撑骨架205。支撑骨架205支撑于热量接收端300与冷量接收端400之间，并且，支撑骨架205设置于电卡元件100的第二端。

电卡元件100的第一端由第一夹持骨架201和第二夹持骨架202夹持，第一夹持骨架201和第二夹持骨架202同时对电卡制冷芯片600的第一端起支撑作用。同时，电卡制冷芯片600的第二端也需设置用于支撑的支撑骨架205。支撑骨架205一端抵接热量接收端300，另一端抵接冷量接收端400，从而支撑起电卡制冷芯片600的第二端。

可选地，电卡元件100的第二端与支撑骨架205相抵接；或者，电卡元件100的第二端与支撑骨架205之间设置有间隙。

电卡元件100的第二端可以与支撑骨架205相抵接，也可留有间隙。结合图7和图8所示，电卡制冷芯片600中电卡元件100的第二端非固定设置，电卡元件100放热时位移与热量接收端300贴合，电卡元件100吸热时位移与冷量接收端400贴合，形成悬臂梁式结构。悬臂梁式结构相较于两端均被夹持的电卡元件100设置形式，电卡元件100与热量接收端300或冷量接收端400贴合面积更大，传热效率提高。

可选地，支撑骨架205使电卡元件100的第二端的热量接收端300与冷量接收端400形成第三支撑厚度。其中，第一支撑厚度、第二支撑厚度与电卡元件100的厚度之和大于或等于第三支撑厚度。

定义热量接收端300与第一夹持骨架201抵接处为热量接收端300第一端，与支撑骨架205抵接处为热量接收端300第二端；冷量接收端400与第二夹持骨架202抵接处为冷量接收端400第一端，与支撑骨架205抵接处为冷量接收端400第二端。第一支撑厚度、第二支撑厚度与电卡元件100的厚度之和可以理解为热量接收端300第一端与冷量接收端400第一端的间距；第三支撑厚度可以理解为热量接收端300第二端与冷量接收端400第二端的间距。结合图7和图8所示，电卡元件100贴合热量接收端300或冷量接收端400时，由于电卡元件100第一端被夹持，贴合后电卡元件100向热量接收端300第一端或冷量接收端400第一端移动，将热量接收端300第一端与冷量接收端400第一端间的间距设置大于或等于热量接收端300第二端与冷量接收端400第二端间的间距，使电卡元件100冷热分离更充分，进而使冷热分离效率更高。

可选地，压电制冷区包括一个或多个压电制冷单元42；压电位移区包括一个或多个压电位移单元41。

在压电制冷区包括一个压电制冷单元42、压电位移区包括一个压电位移单元41时，压电制冷单元42和压电位移单元41相邻设置，压电制冷区吸热时压电位移区带动压电制冷区反向位移。在压电制冷区包括多个压电制冷单元42和压电位移区包括多个压电位移单元41时，可通过设置多个压电制冷单元42和压电位移单元41的相对位置，使压电制冷区吸热时压电位移区更好的带动压电功能膜层4反向位移，进而实现电卡元件100放热、吸热的位置分离。

可选地，压电制冷区包括多个压电制冷单元42，且，多个压电制冷单元42呈阵列设置。和/或，压电位移区包括多个压电位移单元41，且，多个压电位移单元41呈阵列设置。

多个压电制冷单元42呈阵列设置可使电卡元件100各部分放热或吸热均衡，便于放热时热量散出或吸热时热量进入。多个压电位移单元41呈阵列设置可使电卡元件100在压电制冷区吸热时，压电位移区带动电卡元件100反向位移的作用力均衡施加于电卡元件100，使电卡元件100各部分同步反向位移，便于电卡元件100贴合传热介质。

可选地，压电制冷区包括多个压电制冷单元42，且，相邻两个压电制冷单元42间隔设置；压电位移区包括多个压电位移单元41，且，相邻两个压电位移单元41间隔设置。

多个压电制冷单元42中相邻两个压电制冷单元42间隔设置，可在电卡元件100各部分放热或吸热均衡，便于放热时热量散出或吸热时热量进入的基础上，相邻两个压电制冷单元42间可设置其他功能性模块，例如压电位移单元41。同样的，多个压电位移单元41中相邻两个压电位移单元41间隔设置，在使电卡元件100在压电制冷区吸热时，压电位移区带动电卡元件100反向位移的作用力均衡施加于电卡元件100的基础上，相邻两个压电位移单元41间可设置其他功能性模块，例如压电制冷单元42。

可选地，压电制冷单元42与压电位移单元41彼此交替间隔设置。

将多个压电制冷单元42和多个压电位移单元41彼此交替间隔设置，可在压电制冷区因电卡效应吸热时，压电位移单元41反向位移带动邻近的压电制冷单元42反向位移，进而使电卡元件100反向位移且位移后平整度高，便于电卡元件100与传热介质贴合进行传热。

可选地，热量接收端300包括绝缘导热层，和/或，冷量接收端400包括绝缘导热层。热量接收端300和/或冷量接收端400绝缘，可防止第一电极层1或第二电极层2电流外泄造成损失。热量接收端300和/或冷量接收端400导热，可将电卡元件100的热量或冷量导出。

可选地，绝缘导热层包括氮化铝/碳化硅(AlN/SiC)复合陶瓷。

可选地，第一夹持骨架201、第二夹持骨架202，和/或支撑骨架205包括绝缘隔热骨架。各骨架隔热可使能量自热量接收端300或冷量接收端400导出，提高电卡制冷芯片600的冷热分离效率。

可选地，绝缘隔热骨架包括氧化铝骨架。

在一些实施例中，电卡制冷芯片600组件包括一个或多个前述的电卡制冷芯片600。多个电卡制冷芯片600可增加电卡制冷芯片600组件的热量或冷量，便于电卡制冷芯片600组件应用于大型设备中。

可选地，包括多个呈阵列设置的电卡制冷芯片600。当电卡制冷芯片600组件包括多个电卡制冷芯片600时，可将多个电卡制冷芯片600设置为阵列式排布。这样可使电卡制冷芯片600组件各部分均匀放热或吸热，电卡制冷芯片600组件形成方形结构，便于电卡制冷芯片600组件应用于大型设备中。

可选地，第一电极层1设置有电极间隙13，电极间隙13将第一电极层1分为电卡制冷电极区11和压电驱动电极区12，其中，电卡制冷电极区11与压电制冷区相对应，压电驱动电极区12与压电位移区相对应。电卡制冷芯片600组件还包括外接电源，其中外接电源用于：为电卡制冷电极区11和压电驱动电极区12施加正向电场，使压电位移区和压电制冷区产生第一方向的位移；或者，撤去电卡制冷电机区的电场，压电功能膜层4的压电制冷区吸热，同时，为压电驱动电极区12施加反向电场，使压电位移区带动吸热的压电制冷区产生第二方向的位移。

对应于压电制冷区和压电位移区两种不同的功能单元，需要对电极施加不同电场以激发不同的功能效应。因此，第一电极层1设置电极间隙13，使第一电极层1分隔形成与压电制冷区相对应的电卡制冷电极区11和与压电位移区相对应的压电驱动电极区12，向电卡制冷电极区11及第二电极层2和压电驱动电极区12及第二电极层2施加不同的电场以实现不同功能效应的激发。以图6至图8所示，为电卡制冷电极区11和压电驱动电极区12施加正向电场，使压电位移区和压电制冷区产生第一方向的位移，即图7中上移，电卡元件100放热并贴合热量接收端300；撤去电卡制冷电机区的电场，压电功能膜层4的压电制冷区吸热，同时，为压电驱动电极区12施加反向电场，使压电位移区带动吸热的压电制冷区产生第二方向的位移，即图8中下移，电卡元件100吸热并贴合冷量接收端400。

目前，已有的电卡制冷系统需要设计可移动的传热结构，配合电场的施加/释放在冷端和热端之间移动，从而实现冷热的分离。但是相关技术中的电卡制冷系统受体积或尺寸影响，电卡制冷系统冷热分离距离短，无法实现对冷量的充分利用，难以应用于大空间制冷。

本公开实施例还公开了电卡制冷循环系统和家电设备，通过设置环路散热流路500使电卡制冷芯片600的热量及冷量实现远距离分离，可将电卡制冷芯片600应用于家电设备，满足大空间的制冷需求。

结合图9至图13所示，本公开实施例提供一种电卡制冷循环系统，包括环路散热流路500。环路散热流路500包括依次连接的蒸发端501、气体循环管路502、冷凝端503和液体循环管路504。其中，环路散热流路500还包括电卡制冷芯片600。电卡制冷芯片600包括贴设于蒸发端501的蒸发端电卡制冷芯片601，用于将蒸发端电卡制冷芯片601的热量传递至蒸发端501。

电卡制冷循环系统包括电卡制冷芯片600，电卡制冷芯片600在外加电场的激发下周期性放热或吸热。电卡制冷循环系统还包括环路散热流路500，电卡制冷芯片600包括贴设于蒸发端501的蒸发端电卡制冷芯片601。电卡制冷芯片600放热，环路散热流路500蒸发端501内的冷媒吸收热量汽化并经气体循环管路502流动至冷凝端503，气态冷媒在冷凝端503放热液化，经液体循环管路504流回蒸发端501形成冷媒循环。因此实现电卡制冷芯片600放热时热量的散出，移向冷凝端503，进而实现电卡制冷芯片600的冷热分离。其中，气体循环管路502和液体循环管路504可依需求设置，使电卡制冷芯片600的热量及冷量实现远距离分离，可将电卡制冷芯片600应用于家电设备，满足大空间的制冷需求。

可选地，蒸发端501包括具有S型流路的换热器或平行流换热器。

具有S型流路的换热器中换热管呈S型，在长度相同的情况下，S型换热管管程长、换热面积增大，进而冷媒在蒸发端501内换热充分。平行流换热器主要由多孔扁管和波纹型百叶窗翅片构成。其两端有集流管，依据集流管分不分段，又可分为多元平行流式和单元平行流式。单元式的集流管不打断，制冷剂流动方向一致；多元式的，集流管中有隔片打断，每段管数不同。平行流换热器换热效率高、结构紧凑，进而使冷媒在蒸发端501内换热充分，且蒸发端501体积小。

可选地，环路散热流路500中设置有单向阀体。环路散热流路500设有单向阀体可使冷媒呈单向流动并换热循环。

可选地，单向阀体包括特斯拉阀505。

如图10和图11所示，特斯拉阀505采用了特殊的回路设计，当流体正向通过特斯拉阀505的时候，流体会在每一个回路口分为两路，之后两路流体又会在下一个交汇口汇聚，并实现加速。反之，如果流体反向流入特斯拉阀505，流体同样会在第一个交汇口分为两路，并在第二个交汇口再次汇聚，不同的是，两路流体的流动方向是相悖的，所以就形成了极大的阻力，因此特斯拉阀505只能够正向通过，而很难反向逆流。特斯拉阀505的设置可使冷媒在环路散热流路500中单向循环。

可选地，特斯拉阀505设置于冷凝端503。特斯拉阀505设置于冷凝端503，促进冷媒在冷凝端503冷凝后单向流动参与循环。

可选地，电卡制冷芯片600还包括冷凝端电卡制冷芯片602。冷凝端电卡制冷芯片602贴设于冷凝端503，用于将冷凝端电卡制冷芯片602的冷量传递至冷凝端503。

电卡制冷芯片600还包括冷凝端电卡制冷芯片602，当冷凝端电卡制冷芯片602吸热，环路散热流路500冷凝端503中的气态冷媒放热液化为液态冷媒，并流向蒸发端501吸热汽化，进而参与循环。蒸发端电卡制冷芯片601和冷凝端电卡制冷芯片602可实现环路散热流路500中蒸发端501吸收电卡制冷芯片600热量并转移至冷凝端503、冷凝端503吸收电卡制冷芯片600冷量并转移至蒸发端501，热量单向且高效地自蒸发端501向冷凝端503传递，即，环路散热流路500作为热开关形式实现电卡制冷芯片600的冷热分离。

结合图9和图12所示，对于蒸发端501循环，电卡制冷芯片600发热时，蒸发端501的液态冷媒相变后转化为气态冷媒，并通过气体循环管路502上升到冷凝端503，由散热器通过强制对流降低温度变成液滴，再次通过液体循环管路504回流到蒸发端501。由于冷凝区采用特斯拉阀505，具有单向流动的特性，因此可以在微重力或无重力环境下形成有效地单向循环，依靠相变在蒸发端501和冷凝端503构成的气液环路，能够保证热量单向且高效地自蒸发端501向冷凝端503传递。结合图12和图13所示，对于冷凝端503循环，将电卡制冷芯片600与环路散热流路500的冷凝端503紧密贴合，电卡制冷芯片600发热时，由于环路散热流路500的单向传热特性，热量会更快速地传递到冷凝端503，仅有少量以较低的效率向下传递，而电卡制冷芯片600吸热时，则快速向下导冷。因此，电卡制冷循环系统可用于航天航空中。

可选地，电卡制冷芯片600包括电卡元件100、夹持骨架、热量接收端300和冷量接收端400。电卡元件100包括第一电极层1、第二电极层2和压电功能膜层4，压电功能膜层4设置于第一电极层1和第二电极层2之间，压电功能膜层4包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区。其中，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移。夹持骨架包括夹持于电卡元件100的第一端的第一侧的第一夹持骨架201，和，夹持于电卡元件100的第一端的第二侧的第二夹持骨架202。热量接收端300设置于第一夹持骨架201侧，用于接收电卡元件100的热量。冷量接收端400设置于第二夹持骨架202侧，用于接收电卡元件100的冷量。

需要理解的是，前述电卡制冷芯片600中的环路散热流路500作为热开关形式实现电卡制冷芯片600的冷热分离。因此，电卡制冷芯片600中的电卡元件100可以为常规的不集成热开关形式的电卡元件100，或者，电卡元件100可以为前述的集成热开关形式的电卡元件100。

当电卡元件100为前述的集成热开关形式的电卡元件100时，电卡元件100包括第一电极层1、第二电极层2和压电功能膜层4，压电功能膜层4设置于第一电极层1和第二电极层2之间，压电功能膜层4包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区。电卡制冷芯片600包括电卡元件100、夹持骨架、热量接收端300和冷量接收端400。电卡元件100的压电膜层直接分区形成压电位移区，通过压电位移区带动电卡元件100移动。同时，电卡元件100两侧分别设置热量接收端300和冷量接收端400，电卡元件100的第一端夹持于夹持骨架。当压电制冷区和压电位移区同时施加正向电场时，压电功能膜层4同步激发压电效应和电卡效应，发生正向位移和放热，夹持骨架夹持电卡元件100使电卡元件100贴合热量接收端300。当压电制冷区停止施加电场、压电位移区施加反向电场时，压电制冷区因电卡效应吸热，压电位移区因压电效应发生反向位移，进而带动压电功能膜层4反向位移，夹持骨架夹持电卡元件100使电卡元件100贴合冷量接收端400。电卡元件100的集成热开关形式实现冷热初步分离，环路散热流路500对电卡元件100的冷热进一步分离。

可选地，电卡元件100还包括基底层5，基底层5设置于第二电极层2的下部。

压电功能膜层4、第一电极层1和第二电极层2合并形成薄膜型结构，在电卡元件100的第二电极层2下部设置基底层5，可对薄膜型结构进行支撑，且在制备中提供操作平台。基底层5的设置还可维持电卡元件100的平整度，使电卡元件100传热时可贴近传热介质。

在一些实施例中，家电设备包括前述的电卡制冷循环系统。

可选地，家电设备还包括蒸发端501风机和冷凝端503风机。蒸发端501风机设置于环路散热流路500中的蒸发端501；和/或，冷凝端503风机设置于环路散热流路500中的冷凝端503。

无论是蒸发端501的蒸发端电卡制冷芯片601热量循环或冷凝端503的冷凝端电卡制冷芯片602热量循环，均使得热量单向且高效地自蒸发端501向冷凝端503传递。可以理解为，环路散热流路500的冷凝端503向外散热，可实现冷凝端503所处外界空间的制热升温；环路散热流路500的蒸发端501向内吸热，可实现蒸发端501所处外界空间的制冷降温。为了热量的快速转移，在蒸发端501和冷凝端503分别设置蒸发端501风机和冷凝端503风机。

可选地，家电设备包括空调器或制冷设备。

在一些实施例中，电卡制冷循环系统包括环路散热流路500。环路散热流路500包括依次连接的蒸发端501、气体循环管路502、冷凝端503和液体循环管路504。其中，环路散热流路500还包括电卡制冷芯片600。电卡制冷芯片600包括贴设于冷凝端503的冷凝端电卡制冷芯片602，用于将冷凝端电卡制冷芯片602的冷量传递至冷凝端503。

电卡制冷循环系统中只在冷凝端503设置冷凝端电卡制冷芯片602，也可实现电卡制冷芯片600的冷热分离。对于冷凝端503循环，将电卡制冷芯片600与环路散热流路500的冷凝端503紧密贴合，电卡制冷芯片600发热时，由于环路散热流路500的单向传热特性，热量会更快速地传递到冷凝端503，仅有少量以较低的效率向下传递，而电卡制冷芯片600吸热时，则快速向下导冷。

可选地，电卡制冷循环系统还包括单向阀，单向阀设置于冷凝端503。特斯拉阀505设置于冷凝端503，促进冷媒在冷凝端503冷凝后单向流动参与循环。

可选地，单向阀包括特斯拉阀505。特斯拉阀505的设置可使冷媒在环路散热流路500中单向循环。

在一些实施例中，家电设备包括前述的电卡制冷循环系统。

可选地，家电设备还包括蒸发端501风机和冷凝端503风机。蒸发端501风机设置于环路散热流路500中的蒸发端501；和/或，冷凝端503风机设置于环路散热流路500中的冷凝端503。

冷凝端503的冷凝端电卡制冷芯片602热量循环使得热量单向且高效地自蒸发端501向冷凝端503传递。可以理解为，环路散热流路500的冷凝端503向外散热，可实现冷凝端503所处外界空间的制热升温；环路散热流路500的蒸发端501向内吸热，可实现蒸发端501所处外界空间的制冷降温。为了热量的快速转移，在蒸发端501和冷凝端503分别设置蒸发端501风机和冷凝端503风机。

可选地，家电设备包括空调器或制冷设备。

本公开实施例还公开了电卡制冷设备，在电卡制冷芯片600的热量接收端300和冷量接收端400分别设置第一环路散热流路506和第二环路散热流路507，使电卡制冷芯片600的热量和冷量分别经第一环路散热流路506和第二环路散热流路507传递至间隔相远的两端。进一步地，使电卡制冷设备可满足大空间的制冷需求。

结合图14所示，本公开实施例提供一种电卡制冷设备，包括电卡制冷芯片600、第一环路散热流路506和第二环路散热流路507。第一环路散热流路506包括第一导热端5061、第一散热器5062和用于将第一导热端5061与第一散热器5062连通的第一循环管路，其中，第一导热端5061与电卡制冷芯片600的热量接收端300导热连接。第二环路散热流路507包括第二导热端5071、第二散热器5072和用于将第二导热端5071与第二散热器5072连通的第二循环管路，其中，第二导热端5071与电卡制冷芯片600的冷量接收端400导热连接。其中，为电卡元件100施加电场，电卡元件100产生朝向热量接收端300的位移，将电卡元件100产生的热量传递至热量接收端300，热量接收端300将热量传递至第一导热端5061，并经第一循环管路，热量传递至第一散热器5062；撤去电卡元件100的电场，电卡元件100产生朝向冷量接收端400的位移，将电卡元件100产生的冷量传递至冷量接收端400，冷量接收端400将冷量传递至第二导热端5071，并经第二循环管路，冷量传递至第二散热器5072。

电卡制冷设备包括电卡制冷芯片600，电卡制冷芯片600中的电卡元件100在外加电场的激发下周期性放热或吸热。电卡制冷芯片600中的热量接收端300和冷量接收端400初步分离电卡元件100的热量和冷量。在电卡制冷芯片600的热量接收端300和冷量接收端400分别导热连接第一环路散热流路506和第二环路散热流路507，分别将热量传递至第一散热器5062、将冷量传递至第二散热器5072，二次分离电卡制冷芯片600的热量和冷量。并且第一环路散热流路506和第二环路散热流路507可依需求设置长度和宽度等尺寸，使电卡制冷设备体积增大。进一步地，使电卡制冷设备可满足大空间的制冷需求。

可选地，电卡制冷芯片600的电卡元件100包括第一电极层1、第二电极层2和压电功能膜层4，压电功能膜层4设置于第一电极层1和第二电极层2之间，压电功能膜层4包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区，其中，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移。

本公开实施例提供的电卡制冷设备设有第一环路散热流路506和第二环路散热流路507，即设有两个如前述的作为热开关形式实现电卡制冷芯片600冷热分离的环路散热流路500。因此，电卡制冷芯片600中的电卡元件100可以为常规的不集成热开关形式的电卡元件100，或者，电卡元件100可以为前述的集成热开关形式的电卡元件100。其中，当电卡元件100为前述的集成热开关形式的电卡元件100时，电卡元件100包括第一电极层1、第二电极层2和压电功能膜层4，压电功能膜层4设置于第一电极层1和第二电极层2之间，压电功能膜层4包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区。压电位移区用于带动压电制冷区产生位移，以实现电卡元件100的冷热初步分离。

可选地，第一导热端5061包括S型流路换热器、平行流换热器或石墨烯导热构件；或者，第二导热端5071包括S型流路换热器、平行流换热器或石墨烯导热构件。

S型流路换热器或平行流换热器可增大换热面积，提高第一导热端5061和第二导热端5071的换热效率。石墨烯导热构件设置于电卡制冷芯片600与第一导热端5061或电卡制冷芯片600与第二导热端5071之间，使能量在电卡制冷芯片600与第一导热端5061或电卡制冷芯片600与第二导热端5071之间传导。

可选地，第一导热端5061设置于第二导热端5071的上部。

第一导热端5061设置于第二导热端5071的上部，第一导热端5061与电卡制冷芯片600的热量接收端300导热连接，第二导热端5071与电卡制冷芯片600的冷量接收端400导热连接。可以理解为，图14中自上向下的两个环路散热流路500端部依次为第一环路散热流路506冷凝端503、第一环路散热流路506蒸发端501、第二环路散热流路507冷凝端503、第二环路散热流路507蒸发端501。以图14中示例，电卡制冷设备上端为热量聚集端，下端为冷量聚集端(即热量移出端)。具体的热端循环和冷端循环原理在前述的电卡制冷循环系统中已详细描述，在此不再赘述。

可选地，第一环路散热流路506设置有第一单向阀体；和/或，第二环路散热流路507设置有第二单向阀体。单向阀体可使冷媒呈单向流动并换热循环。

可选地，第一环路散热流路506设置有第一特斯拉阀505；和/或，第二环路散热流路507设置有第二特斯拉阀505。特斯拉阀505由于其特殊结构，可使冷媒在环路散热流路500中单向循环。

可选地，电卡制冷设备还包括第一风扇701和第二风扇702。第一风扇701设置于第一散热器5062侧。第二风扇702设置于第二散热器5072侧。

风扇作为散热装置可将热量散发，在第一散热器5062侧设置第一风扇701，可使积聚于第一环路散热流路506冷凝端503的热量向外散出；在第二散热器5072侧设置第二风扇702，可使积聚于第二环路散热流路507蒸发端501的冷量向外散出。

可选地，电卡制冷设备还包括控制器，控制器用于：控制第一风扇701的转速大于或等于第一转速，并且，控制第二风扇702的转速小于第一转速；或者，控制第二风扇702的转速大于或等于第一转速，并且，控制第一风扇701的转速小于第一转速。

控制器控制第一风扇701的转速大于或等于第一转速，并且控制第二风扇702的转速小于第一转速，即第一风扇701转速大于第二风扇702转速；控制器控制第二风扇702的转速大于或等于第一转速，并且控制第一风扇701的转速小于第一转速，即第二风扇702转速大于第一风扇701转速。第一风扇701转速和第二风扇702转速可根据第一散热器5062侧和第二散热器5072侧温度值进行设定。

可选地，第一导热端5061与电卡制冷芯片600的热量接收端300之间填充有热界面材料；和/或，第二导热端5071与电卡制冷芯片600的冷量接收端400之间填充有热界面材料。

可选地，热界面材料包括硅脂或导热垫，以使能量在第一导热端5061与电卡制冷芯片600、第二导热端5071与电卡制冷芯片600间传递，减少能量外泄造成的对流热损。

可选地，电卡制冷设备还包括箱体，第一导热端5061和/或第二导热端5071设置于箱体内。箱体的设置可对电卡制冷设备进行保护并以制冷设备的形式应用于大空间的需求。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种电卡元件，其特征在于，包括：

第一电极层；

第二电极层；和，

压电功能膜层，设置于第一电极层与第二电极层之间，压电功能膜层包括由压电膜层分区形成的压电制冷区和压电位移区，压电位移区用于带动压电制冷区产生位移，相邻的压电制冷单元与压电位移单元之间设置有用于将这两个功能单元区进行区分的区分间隙，其中，压电位移区包括镶嵌型压电位移单元，镶嵌型压电位移单元包括：

第一镶嵌区分间隙和第二镶嵌区分间隙，其中，第一镶嵌区分间隙和第二镶嵌区分间隙的间隙深度均小于压电膜层的厚度；和，

第一镶嵌压电位移单元，设置于第一镶嵌区分间隙和第二镶嵌区分间隙之间。

2.根据权利要求1所述的电卡元件，其特征在于，

第一镶嵌压电位移单元下部还设置有第三电极层。

3.根据权利要求1所述的电卡元件，其特征在于，

压电制冷区包括一个或多个压电制冷单元；

压电位移区包括一个或多个压电位移单元。

4.根据权利要求3所述的电卡元件，其特征在于，

压电制冷区包括多个压电制冷单元，且，多个压电制冷单元呈阵列设置；和/或，

压电位移区包括多个压电位移单元，且，多个压电位移单元呈阵列设置。

5.根据权利要求3所述的电卡元件，其特征在于，

压电制冷区包括多个压电制冷单元，且，相邻两个压电制冷单元间隔设置；

压电位移区包括多个压电位移单元，且，相邻两个压电位移单元间隔设置。

6.根据权利要求5所述的电卡元件，其特征在于，

压电制冷单元与压电位移单元彼此交替间隔设置。

7.根据权利要求6所述的电卡元件，其特征在于，

压电制冷区包括第一压电制冷单元，压电位移区包括与第一压电制冷单元相邻的第一压电位移单元，其中，

第一压电制冷单元的长度大于或等于第一压电位移单元的长度；或者，

第一压电制冷单元的宽度大于或等于第一压电位移单元的宽度；或者，

第一压电制冷单元的面积大于或等于第一压电位移单元的面积。

8.根据权利要求7所述的电卡元件，其特征在于，

第一压电制冷单元的宽度与第一压电位移单元的宽度之间的比值大于或等于2。

9.根据权利要求7所述的电卡元件，其特征在于，

第一压电制冷单元的面积与第一压电位移单元的面积之间的比值大于或等于10。

10.根据权利要求1所述的电卡元件，其特征在于，

压电功能膜层包括第一压电功能面，和，与第一压电功能面相对的第二压电功能面，

其中，第一压电功能面包括压电制冷区和压电位移区，且，第二压电功能面仅包括压电制冷区。