电介质储能陶瓷电容器归于无源组件类别的电能贮存设备，因为其高功率密度、快速的充放电速度以及长循环寿数等长处，该类电容器有望在混合动力轿车、大功率换能器以及大功率脉冲设备中得到遍及使用。近年来，科研人员进行了很多的研讨工作，致力于开发具有高储能密度和高储能功率的新式电介质资料。尽管如此，现在的研讨目标首要集中于具有钙钛矿结构的铁电体、弛豫铁电体和弛豫反铁电体。四方钨青铜结构（TTBs）铁电体，作为仅次于钙钛矿结构铁电体的第二大类铁电体，因为其杂乱的晶体结构和多元的元素可调性，在电介质储能方面的研讨却鲜有报导。

  在本研讨中，西安交通大学的娄晓杰教授与合作者经过在Gd0.03Ba0.47Sr0.485Nb2O6陶瓷基体中掺杂Sm3+，打破了铁电体的长程有序，构建了弱耦合的极性纳米微区，然后显着进步了具有四方钨青铜结构的电介质陶瓷的储能功能。在660 kV cm-1的电场条件下，化学式为Gd0.03Ba0.47Sr0.455Sm0.02Nb2O6的弛豫铁电陶瓷取得了高达9 J cm-3的可回收单位体积内的包括的能量，一起储能功率高达84%。有必要留意一下的是，该陶瓷的储能功能对频率、温度和循环电场具有十分显着的稳定性。经过对该样品的介电温谱进行经典的Vogel–Fulcher模型拟合，得到的高激活能证明了其间的极性团簇是彼此孤立的（即弱耦合）。一起，具有原子分辨率的HAADF-STEM成果直观地展现了这一重要特征。弱耦合的极化纳米微区有利于在取得高极化的一起具有较低的剩下极化。结构特征剖析显现，Sm3+含量越高，非公度系数越大，标明存在高度无序的A位结构。一起，取得了高的电导活化能、拓展的带隙和较低的电致应变，击穿强度也得到了明显进步，终究取得了超高的储能密度。这项研讨极大地提升了根据TTBs的电容器的能量存储才能，使其在功能上与干流的钙钛矿结构电介质陶瓷相媲美，扩展了大功率脉冲设备使用的资料挑选规模。这一立异性研讨有望为电介质储能范畴的未来开展带来新的思路和方向。

  以上研讨成果以《经过弱耦合弛豫规划在钨青铜电介质陶瓷完成超高能量存储》（Ultrahigh Energy Storage in Tungsten Bronze Dielectric Ceramics Through a Weakly Coupled Relaxor Design）为题发表于世界资料范畴期刊《先进资料》（Advanced Materials）。论文榜首单位是西安交通大学前沿院和金属资料强度国家重点实验室，榜首作者为西安交通大学博士生高阳飞，西安交通大学博士生乔文婧为一起一作，通讯作者为西安交通大学前沿院娄晓杰教授、西安理工大学杨变讲师、香港理工大学陈子斌助理教授和卧龙岗大学张树君教授。

  该研讨工作得到了国家自然科学基金、鄂尔多斯科学技术合作专项等项目的赞助。一起感谢西安交通大学剖析测试中心马传生教师给予的协助和支撑。

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