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西安交通大学团队研发出一种“近零能量损耗的无铅高温陶瓷电容器”

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如何高效存储电能,减少损耗并降低污染是当下材料和能源领域研究的重要挑战。电容器(简称“电容”)是一种可储存电能的元器件,被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、平板电视等数码电子产品中

介电储能电容器的材料主要有陶瓷基材料、聚合物基材料 、玻璃陶瓷基材料等。与目前可用的电能存储设备(电池、燃料电池和超级电容器)相比,储能陶瓷电容器具备快速充电/放电的能力、更高的功率密度和更长的寿命,这对于先进电力电子设备向小型化和集成化的发展具有决定性意义。能量密度小和/或能量效率低、温度不稳定性是介电陶瓷电容器实际应用的主要阻碍。

西安交通大学电信学部电子科学与工程学院周迪教授团队开发制作出一种“近零能量损耗的无铅高温陶瓷电容器”,这种多组元设计将成为开发下一代高性能储能应用RFEs的可行范例。

具体来看,研究团队通过在BNST弛豫铁电陶瓷中引入BMT端元,设计出一种R相和T相极性纳米微区(PNRs)嵌入C相顺电基体的异质结构。这种设计使电容器保持了与铅基陶瓷相当的超高Wrec值10.28 J·cm-3和η值(97.11%),优于目前报道的其它无铅体系,能量损耗极低,在宽温范围(25-200 ℃)内具有较高的性能和稳定性。

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回复源姐聊陶瓷:该工作以西安交通大学为唯一通讯单位,电信学部电子学院博士生李达为第一作者,电子学院周迪教授、电子学院徐谛明助理教授和前沿院王栋教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、陕西省国际合作项目等项目的资助,西安交通大学国际介电研究中心提供了大量测试表征支持。
回复源姐聊陶瓷:这种多组元设计可以被认为是开发下一代高性能储能应用RFEs的可行范例,并可能引起研究人员对其它领域材料设计的普遍兴趣。

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