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低电场下 BiFeO3–BaTiO3 基弛豫铁电陶瓷中大能量存储特性的超高极化响应
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-11-20 , DOI: 10.1021/acsami.2c14234 Zixiong Liu 1 , Changan Wang 2 , Xiangbin Zhang 1 , Gangsheng Chen 1 , Aihua Zhang 1 , Min Zeng 1 , Deyang Chen 1 , Zhipeng Hou 1 , Zhen Fan 1 , Minghui Qin 1 , Xubing Lu 1 , Xingsen Gao 1 , Jun-Ming Liu 1, 3
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-11-20 , DOI: 10.1021/acsami.2c14234 Zixiong Liu 1 , Changan Wang 2 , Xiangbin Zhang 1 , Gangsheng Chen 1 , Aihua Zhang 1 , Min Zeng 1 , Deyang Chen 1 , Zhipeng Hou 1 , Zhen Fan 1 , Minghui Qin 1 , Xubing Lu 1 , Xingsen Gao 1 , Jun-Ming Liu 1, 3
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BiFeO 3 –BaTiO 3 (BF–BT) 介电陶瓷由于其优异的铁电性能和环境可持续性而越来越受到先进储能器件的关注。然而,尽管存在较大的剩余极化,但能量密度和效率仍受到限制。在此,我们通过将 Sr 0.7 Bi 0.2 Ca 0.1 TiO 3 (SBCT) 引入 BF-BT 陶瓷,提出了一种通过具有 Birich 含量的局部成分紊乱和纳米域工程的多尺度优化策略。有趣的是,具有~3.79 J/cm 3的高可逆储能密度 ( W rec )的非凡储能特性 (ESP)在 160 kV/cm 下,SBCT 改性 BF-BT 陶瓷获得了~58.5 μC/cm 2的超高极化差异 (Δ P )。增强的 ESP 应归因于 A/B 位阳离子的替代可以将 BF-BT 系统的长程铁电有序转变为极性纳米区域 (PNR),同时细化晶粒尺寸,降低漏电流,并加宽了能带隙。此外,良好的频率(1–10 3 Hz)和温度(25–125 °C)稳定性、高抗疲劳性(× 10 5)、大功率密度(∼31.1 MW/cm 3), 以及优化陶瓷的快速放电时间 (~97 ns)。这些结果说明了一种在低电场下制造高 ESP 无铅陶瓷的潜在有效方法。
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更新日期:2022-11-20
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