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清華大學林元華,最新AFM!

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對于理想的靜電儲能介質電容器而言,同時追求高能量密度和效率是一個巨大的挑戰。
通常,在施加電場的情況下,由于磁滯損耗的增加,能量密度的增加通常伴隨著能量存儲效率的降低,這對電容器的可靠性是有害的。
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圖1 基于BT基鐵電材料的相場模擬演化

因此,迫切需要既能提高能量密度又能保持高效率的良好平衡性能。

基于此,2024年7月30日,清華大學材料學院院長林元華在國際期刊Advanced Functional Materials發表題為《Design of High-Entropy Relaxor Ferroelectrics for Comprehensive Energy Storage Enhancement》的研究論文。

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圖2 熵調制膜的擊穿場和漏電流機制分析
在這項工作中,作者利用熵策略構建了一種將非晶相嵌入多晶納米晶中的結構,從而提高了載流子的傳輸勢壘。因此,磁滯損耗在高電場下被極大地抑制,并且高熵膜中的高極化仍然被保持。
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圖3?熵調制膜的能量存儲和介電性能
因此,在基于高熵Ba2Bi4Ti5O18的弛豫鐵電體中,同時實現了139.5 J cm?3的超高能量密度、87.9%的高效率和1153的高品質因數。本工作為先進的高功率儲能應用的材料結構設計提供了一條有前途的途徑。
文獻信息:Design of High-Entropy Relaxor Ferroelectrics for Comprehensive Energy Storage Enhancement., 2024.

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