基于电卡效应的固态制冷技术, 具有高效、环境友好、轻量、低成本和易于小型化等优点, 是替代传统压缩机制冷的理想技术之一。在施加或去除电场时产生较大极化变化的铁电材料, 则是制备基于电卡效应固态制冷器件的理想材料。近年来, 人类对环境可持续发展的需求, 使无铅块体陶瓷的电卡效应研究成为铁电材料领域的研究热点之一。本文首先回顾电卡效应研究历史上的标志性事件, 随后简要介绍电卡制冷的原理, 提出了在室温附近获得宽温区和大电卡温变的材料设计思路, 之后系统综述了BaTiO₃基、Bi_0.5Na_0.5TiO₃基和K_0.5Na_0.5NbO₃基无铅块体陶瓷电卡效应的研究进展, 重点分析了这三类无铅块体陶瓷电卡效应的独特优势和面临的挑战, 最后对无铅块体陶瓷电卡效应的发展趋势进行了展望。

设计了一种脉冲形成线用新型CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷体系，采用传统固相法通过优化组分和制备工艺，调控材料的微结构，获得了介电性能优异的介质陶瓷。其介电常数在15~35之间可调，介电损耗小于0.002，频率稳定性好。在厚度为1 mm时，介电强度高达50 kV/mm。研究了厚度对CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷介电强度的影响规律，当厚度从1 mm减小到0.1 mm时，介电强度呈非线性增大，从50 kV/mm(1 mm厚样品)提高到92 kV/mm(0.1 mm厚样品)，可见，CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的电击穿与其机械损坏具有相似性。结合CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的化学组分和微观结构，CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷优越的电击穿特性可以用弱点击穿理论解释。