清華大學(xué)材料學(xué)院李敬鋒教授課題組在鐵電陶瓷儲能材料研究方面取得的重要進(jìn)展。這項(xiàng)成果不僅發(fā)現(xiàn)了一種具有高儲能密度和良好溫度穩(wěn)定性的無鉛反鐵電陶瓷材料，而且其反鐵電性增強(qiáng)機(jī)制研究為無鉛反鐵電儲能陶瓷的研發(fā)提供了新思路。
1 、性能結(jié)果表征
(a)Ag(Nb1-xTax)O3陶瓷的介電擊穿強(qiáng)度和晶粒尺寸。插圖為AgNbO3和Ag(Nb80Ta0.20)O3陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)。
(b)Ag(Nb1-xTax)O3陶瓷的介電擊穿強(qiáng)度的Weibull圖。
(c)AgNbO3陶瓷的介電常數(shù)的溫度和頻率依賴性。
(d)由介電常數(shù)確定的Ag(Nb1-xTax)O3的相圖。
2、 性能結(jié)果表征
(a，c)AgNbO3陶瓷在20℃和100℃下的磁滯回線和介電可調(diào)性。
(b，d)在20℃和100℃下Ag(Nb0.85Ta0.15)O3陶瓷的磁滯回線和介電可調(diào)性。
儲能材料與器件是近年來功能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中具有高儲能密度和高可靠性的電介質(zhì)儲能材料在高能脈沖功率技術(shù)等領(lǐng)域有著幾乎不可替代的應(yīng)用。具有雙電滯回線特征的反鐵電儲能材料一直備受關(guān)注，但過去的研究主要集中在鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)體系。
基于在鈮酸鹽基無鉛壓電陶瓷研究方面的長期工作，李敬鋒教授課題組對鈮酸銀(AgNbO3)的反鐵電性及其儲能特性開展研究，發(fā)現(xiàn)Ta摻雜可以調(diào)控AgNbO3的相變，顯著提升介電擊穿強(qiáng)度和反鐵電性，其最大可釋放儲能密度達(dá)到4.2 J/cm3，比純AgNbO3提升了260%，且在20-120℃內(nèi)可釋放儲能密度的變化幅度維持在±5%以內(nèi)。
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