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西安交通大學 獲得陶瓷電容器儲能密度最高值

鉅大LARGE  |  點擊量:62次  |  2020年08月27日  

摘要
西安交通大學電信學部徐卓、李飛課題組基于鈣鈦礦晶體電致伸縮效應的各向異性特點,提出了一種新的設計思路,即通過控制晶粒取向,降低陶瓷電容器在強場下所出現的應變和應力,防止微裂紋和拉伸應力所導致的陶瓷擊穿,從而提高其擊穿電場強度和儲能密度,獲得目前已知陶瓷電容器的最高值。

近日,西安交通大學電信學部徐卓、李飛課題組基于鈣鈦礦晶體電致伸縮效應的各向異性特點,提出了一種新的設計思路,即通過控制晶粒取向,降低陶瓷電容器在強場下所出現的應變和應力,防止微裂紋和拉伸應力所導致的陶瓷擊穿,從而提高其擊穿電場強度和儲能密度,獲得目前已知陶瓷電容器的最高值。相關成果于六月十五日在線發表于《自然mdash材料》。


作為一種重要的儲能電子元件,陶瓷電容器具有放電功率高、溫度穩定性好和循環壽命長等優點,在先進電子和電力系統中起著至關重要的用途,特別是在脈沖功率技術領域有著不可替代的應用。當前,電子器件正向小型化、輕型化方向發展,這也對陶瓷電容器的儲能密度提出了更高的要求。


研究人員介紹,為了實現這一想法,課題組通過近2年的技術攻關,首次合成了取向的鈦酸鍶模板,進而,利用流延mdash模板法成功制備了織構度達91%的高質量取向鈦酸鍶鉍鈉多層織構陶瓷電容器,大幅降低了陶瓷在強場下的電致應變,提高了擊穿電場,獲得了高達21.5Jcm-3的儲能密度,也是目前已知陶瓷電容器的最高值。


另外,該項研究提出的材料設計思路,可廣泛應用于其他電子功能陶瓷,如基于電卡效應的固態制冷陶瓷等,提高它們在強場條件下工作的穩定性和可靠性。

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