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我院纳米能源研究中心团队发明了一种“提高电介质击穿电场的普适方法—低温极化调控缺陷偶极子与纳米畴的相互作用”
2020-06-24 15:06  

 昨日,广西大学纳米能源研究中心的彭彪林教授(本文的第一作者和通讯作者)及其合作者发明了一种提高介电材料击穿电场的普适方法——低温极化调控缺陷偶极子与纳米畴的相互作用论文被国际顶尖学术期刊Nano Energy接受发表(预印版尚未发布)。

论文题目:Low-temperature-poling awakened high dielectric breakdown strength and outstanding improvement of discharge energy density of (Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O3 relaxor thin film

论文共同作者包括:新加坡国立大学的吕力教授、英国克兰菲尔德大学的张奇教授、香港理工大学的黄海涛教授、南京邮电大学的白刚教授、桂林电子科技大学的苗蕾教授以及广西大学的邹炳锁教授。广西大学已毕业硕士研究生唐嗣麟(导师为彭彪林教授)为本文的共同第一作者。桂林理工大学的刘来君教授、广西大学的孙文红教授以及中国科学院北京纳米能源与系统研究所的王中林院士为本文的共同通讯作者。

拥有较大击穿电场的铁电材料可以被广泛应用于许多强场电学领域,如固态电卡制冷、能量储存、电致应变、压电换能、热释电等等。为了提高铁电材料的介电击穿电场,常用的方法和策略主要有:1)减少样品厚度和电极面积;2)提高材料致密度;3)增加材料禁带宽度;4)提高材料绝缘性;5)植入死层;6)在氧气中退火等等。尽管这些方法和策略对于钛酸钡、钛酸锶钡等不含挥发性元素的体系非常有效,然而对于一些富含BiPbNaK等挥发性元素体系,如我们熟知的多铁性明星材料BiFeO3,以及PbZrO3(Na1/2K1/2)NbO3(Na1/2Bi1/2)TiO3等,这些方法往往效果不明显,且往往爱莫能助。

    彭彪林教授及其合作者发明了一种提高介电材料击穿电场的普适方法——低温极化,见模型1。通过该方法可以将富含挥发性元素(Pb)(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O3薄膜的介电击穿电场在原有基础上提高近一倍的大小(由1286kV/cm提高至2000kV/cm,见2,其相应的储能密度也提高了将近一倍(由16.6J/cm3提高至31.2J/cm3),见3。利用这一普适方法,铁电薄膜/陶瓷材料在固态电卡制冷技术、高功率密度与储能密度能量储存技术、压电换能/马达技术、高精度热释电非致冷成像技术、电致应变型高精度微位移控制技术等民用、军用领域中的使用性能得到极大的提升。

1、2、3 详见附件

附件【一种提高介电击穿电场的普适方法:低温极化唤醒法-by liu.docx已下载
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