近日,西安交通大学电信学部徐卓、李飞课题组基于钙钛矿晶体电致伸缩效应的各向异性特点,提出了一种新的设计思路,即通过控制晶粒取向,降低陶瓷电容器在强场下所产生的应变和应力,避免微裂纹和拉伸应力所导致的陶瓷击穿,从而提高其击穿电场强度和储能密度,获得目前已知陶瓷电容器的最高值。相关成果于6月15日在线发表于《自然—材料》。
研究人员介绍,为了实现这一想法,课题组通过近2年的技术攻关,首次合成了取向的钛酸锶模板,进而,利用流延—模板法成功制备了织构度达91%的高质量取向钛酸锶铋钠多层织构陶瓷电容器,大幅降低了陶瓷在强场下的电致应变,提高了击穿电场,获得了高达21.5 J cm-3的储能密度,也是目前已知陶瓷电容器的最高值。
另外,该项研究提出的材料设计思路,可广泛应用于其他电子功能陶瓷,如基于电卡效应的固态制冷陶瓷等,提高它们在强场条件下工作的稳定性和可靠性。
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