福建物構所高儲能密度反鐵電材料研究取得進展

2020-11-23 中國科學院

福建物構所高儲能密度反鐵電材料研究取得進展

2020-06-19 福建物質結構研究所

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　　作為一類關鍵基礎性功能材料，反鐵電材料具有儲能密度高、溫度穩定性好、充放電時間快和抗疲勞特性好等優異性能，被廣泛應用於位移驅動器、高功率脈衝電源、能量存儲電容器等器件，是國際上研究新型能源、智能材料與器件的熱點。由於反鐵電單晶生長難度大，目前有關研究報導主要集中在陶瓷體系，關於反鐵電單晶的較少。 

　　在中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金面上及青年科學基金項目、福建省工業引導性項目等課題資助下，中科院光電材料化學與物理重點實驗室研究員龍西法團隊通過組分設計，解決了Pb(Lu0.5Nb0.5)O3基反鐵電單晶的生長難題，獲得尺寸高達20mm×18mm×10mm的塊晶材料，通過組分調控實現電場誘導的二次鐵電-鐵電相變行為，極大增強材料的飽和極化強度，最終獲得儲能密度大幅度提升。單晶材料的有效儲能密度達4.81J/cm3，儲能效率高達82.36%。該研究還深入探討了晶體的相結構、結晶學取向及微觀結構特徵與高儲能密度等優異電學性能的關聯關係，為探索新型反鐵電材料提供了新的思路。 

　　相關成果以Enhanced Energy Storage Density of Lead Lutetium Niobate Crystals by Electric Field-Induced Secondary Phase Transition via Na/La Co-doping 為題發表在ACS Appl. Mater. Inter.上，助理研究員楊曉明為論文第一作者，研究員何超為通訊作者。 

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　　作為一類關鍵基礎性功能材料，反鐵電材料具有儲能密度高、溫度穩定性好、充放電時間快和抗疲勞特性好等優異性能，被廣泛應用於位移驅動器、高功率脈衝電源、能量存儲電容器等器件，是國際上研究新型能源、智能材料與器件的熱點。由於反鐵電單晶生長難度大，目前有關研究報導主要集中在陶瓷體系，關於反鐵電單晶的較少。 
　　在中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金面上及青年科學基金項目、福建省工業引導性項目等課題資助下，中科院光電材料化學與物理重點實驗室研究員龍西法團隊通過組分設計，解決了Pb(Lu0.5Nb0.5)O3基反鐵電單晶的生長難題，獲得尺寸高達20mm×18mm×10mm的塊晶材料，通過組分調控實現電場誘導的二次鐵電-鐵電相變行為，極大增強材料的飽和極化強度，最終獲得儲能密度大幅度提升。單晶材料的有效儲能密度達4.81J/cm3，儲能效率高達82.36%。該研究還深入探討了晶體的相結構、結晶學取向及微觀結構特徵與高儲能密度等優異電學性能的關聯關係，為探索新型反鐵電材料提供了新的思路。 
　　相關成果以Enhanced Energy Storage Density of Lead Lutetium Niobate Crystals by Electric Field-Induced Secondary Phase Transition via Na/La Co-doping 為題發表在ACS Appl. Mater. Inter.上，助理研究員楊曉明為論文第一作者，研究員何超為通訊作者。 
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