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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(zhì)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(zhàn)。
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(fā)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(diào)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(gòu)建了一種將非晶相嵌入多晶納米晶中的結(jié)構(gòu),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(diào)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(xiàn)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(zhì)因數(shù)。本工作為先進的高功率儲能應用的材料結(jié)構(gòu)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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