近日，西安交通大學(xué)微電子學(xué)院劉明教授團(tuán)隊(duì)及其合作者，摒棄了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略，將超介電用于高溫儲(chǔ)能電容器的設(shè)計(jì)，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-通訊》上。
介電電容器憑借其超快的充放電速率和超高的功率密度已成為電子設(shè)備和脈沖功率系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。然而，隨著功率電子轉(zhuǎn)換技術(shù)向著高頻、微型化方向發(fā)展，功率密度不斷提升，電容器往往會(huì)在高于200攝氏度的環(huán)境下工作，而目前主流商業(yè)薄膜電容器僅能在105攝氏度以下工作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展所需的要求，迫切需要開(kāi)發(fā)一種在寬溫范圍內(nèi)性能穩(wěn)定且具有高儲(chǔ)能密度的下一代介電儲(chǔ)能電容器。
研究團(tuán)隊(duì)在相場(chǎng)模擬指導(dǎo)下，構(gòu)思并制備了以寬禁帶HfO2為第二相，以BaHf0.17Ti0.83O3弛豫鐵電為基體的自組裝超介電納米結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種超介電結(jié)構(gòu)不僅能大幅提高薄膜擊穿場(chǎng)強(qiáng)，提升弛豫性，還能有效抑制高溫下薄膜泄漏電流并顯著降低傳導(dǎo)損耗，將電容器的工作溫度提高到了400攝氏度，并在零下150攝氏度至400攝氏度的寬溫度范圍內(nèi)，具有極高的溫度穩(wěn)定性。在400攝氏度時(shí)，電容器儲(chǔ)能密度可達(dá)每立方厘米85焦耳，儲(chǔ)能效率超過(guò)81%，且經(jīng)過(guò)一百萬(wàn)次充放電循環(huán)后，儲(chǔ)能特性的變化率小于2%，表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫儲(chǔ)能特性。這項(xiàng)工作不僅展示了超介電在耐高溫電容器的潛在應(yīng)用價(jià)值，還為設(shè)計(jì)耐高溫介電電容器提供了一種通用策略。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50832-w
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-8-6729-0.html超介電可用于高溫儲(chǔ)能電容器設(shè)計(jì)
聲明：本網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻(xiàn)，不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。天上不會(huì)到餡餅，請(qǐng)大家謹(jǐn)防詐騙！若有侵權(quán)等問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間刪除處理。
點(diǎn)擊右上角
微信好友
朋友圈
點(diǎn)擊瀏覽器下方“
”分享微信好友Safari瀏覽器請(qǐng)點(diǎn)擊“
”按鈕
點(diǎn)擊右上角
QQ
點(diǎn)擊瀏覽器下方“”分享QQ好友Safari瀏覽器請(qǐng)點(diǎn)擊“”按鈕
