北京時(shí)間16日凌晨，英國(guó)《自然材料》期刊在線發(fā)表了西安交通大學(xué)電信學(xué)部徐卓、李飛教授課題組最新學(xué)術(shù)成果《用于能量存儲(chǔ)的織構(gòu)多層陶瓷電容器》。

據(jù)徐卓教授介紹，陶瓷電容器作為一種重要的儲(chǔ)能電子元件，具有放電功率高、溫度穩(wěn)定性好和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在先進(jìn)電子和電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，特別是在脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域有著不可替代的應(yīng)用。當(dāng)前，電子器件正向小型化、輕型化方向發(fā)展，這也對(duì)陶瓷電容器的儲(chǔ)能密度提出了更高的要求。該成果可廣泛應(yīng)用在基于電卡效應(yīng)的固態(tài)制冷陶瓷等電子功能陶瓷領(lǐng)域，提高其在強(qiáng)場(chǎng)條件下工作的穩(wěn)定性和可靠性。

近年來，西安交大電信學(xué)部科研團(tuán)隊(duì)基于鈣鈦礦晶體電致伸縮效應(yīng)的各向異性特點(diǎn)，有針對(duì)性提出“通過控制晶粒取向來降低陶瓷電容器在強(qiáng)場(chǎng)下所產(chǎn)生的應(yīng)變和應(yīng)力，避免微裂紋和拉伸應(yīng)力所導(dǎo)致的陶瓷擊穿，提高其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度和儲(chǔ)能密度”設(shè)計(jì)思路，通過近兩年時(shí)間的技術(shù)攻關(guān)，首次合成了<111>取向的鈦酸鍶模板(圖 1)；進(jìn)而，利用流延-模板法成功制備了織構(gòu)度達(dá)91%的高質(zhì)量<111>取向鈦酸鍶鉍鈉(NBT-SBT)多層織構(gòu)陶瓷電容器(圖?2)，大幅降低了陶瓷在強(qiáng)場(chǎng)下的電致應(yīng)變，提高了擊穿電場(chǎng)(100 MV m-1)，獲得了高達(dá)21.5?J?cm-3的儲(chǔ)能密度，這是目前已知陶瓷電容器的最高值(圖 3)。