电热效应(也称之为电卡效应)是指在绝热条件下,对极性介电材料施加外电场时材料本身温度发生改变的现象。电热效应在固体制冷设备中具有广泛的应用前景,最近受到人们越来越多的关注。由于其自发极化具有显著的温度依赖性,铁电材料通常具有比其它极性材料强得多的电热效应,被看作是电热固体制冷元件的主要候选材料。在铁电材料的电热效应研究中,人们一直在寻求在室温附近具有高电热效应的铁电材料以及如何提高现有铁电材料的电热效应。提高铁电材料电热效应的方法之一就是利用极化和应变之间的耦合,通过外加应变来改变极化及其随温度的变化率,从而可以对铁电材料的电热效应进行有效的调控。本文采用相场法研究了钛酸铅(PbTiO3)铁电薄膜在不同错配应变下的电热性能。结果表明,错配应变会诱导铁电薄膜在特定温度处发生多畴到单畴的转变,从而导致较大的负电热效应,而且可以通过调整施加错配应变的大小来对负电热性能进行调控。此外,本文进一步研究了几何构型对多孔纳米铁电材料电热性能的影响。对于所选取的三类阿基米德铁电结构,发现具有蜂窝状几何构型的铁电体展现出了最大的绝热温变,且其最大值对应温度更加靠近室温。本文的研究结果将为纳米铁电材料在应变和结构两个方面的调控提供参考,为其在固体制冷领域的应用提供理论指导。