- 关于《中国骨伤》期刊内容 41
- 关于《中国临床实用医学》期刊内容 33
- 教育专著出版的费用到底应该由谁来 49
- 毕业论文选题的重要性有哪些 52
- sci英文期刊有没有审稿意见 39
- 推荐中药民族药sci期刊 51
- 国外电化学期刊推荐 33
- Word编写论文十大技巧 46
- SOUTHERN MEDICAL 45
- 中南大学湘雅医院谢辉教授团队在骨 45
- 精准找到合适的出版社出书的方法 48
- 《中风与神经疾病杂志》期刊的主题 34
- 分享现代教育科学论文写作指南 67
- 代发表论文靠不靠谱 39
- 推荐录用率超高的经济学数学SSC 59
- 武汉cwcn主办方 1369
- 烟台惠通网络技术有限公司 1398
- AAA 7373
- 重庆维普资讯有限公司 7412
- 工业和信息化部工业文化发展中心 23378
- 第四军医大学西京医院放疗科 17397
- WILL 7371
- 中国医学科学院输血研究所 20403
- 中国航空一集团 17379
- 中国科学院宁波材料技术与工程研究 23397
- 武汉青博盛学术服务有限公司 22386
- 国际工学技术出版协会 1376
- 香港机械工程师协会 22401
- 中国生态学学会专业委 17411
- 北京千和展览有限公司 7391
- 百奥泰国际会议(大连)有限公司 17435
- 哈特莱 22367
- 上海传神网络 22400
- 科严文化 1401
- 上海探偲商务信息咨询有限公司 7388
材料学院团队联合发文报道熵调控弛豫铁电体的储能优化
2024/04/09
基于电介质材料的介电储能电容器具有快的充放电速率、高的功率密度以及优越的可靠性,是现代电子电路系统中不可替代的组成部分。在已报道的各类电介质材料中,弛豫铁电体因具有小的极化翻转回滞和较大的极化值,成为电介质储能材料的主流研究对象之一。弛豫铁电体的弛豫性来源于其局部的成分异质性,但是局部成分异质性是定性的描述,不利于在实验上有效设计弛豫铁电体。
图1.基于多种典型介电材料的相场模拟结构
材料学院林元华教授等人总结出弛豫铁电体局部成分异质性与原子无序度(即原子构型熵)强烈相关(图1a),提出用熵来描述和评价局部成分异质性,而熵是一个可量化的参数,这将有助于在实验上更好地设计出高性能的弛豫铁电体。相场模拟结果表明熵可以显著地调控介电材料的极化特性(图1b),进而优化介电储能性能(图1c-e)。研究团队定义了优值(UF)参数综合评价电介质的储能性能,筛选出最佳区间是中熵。
图2.熵调控样品的晶体结构和元素分布
图3.材料的结构异质性、弛豫度、极化特性以及储能性能随熵的演变
图4.熵调控材料的储能性能
研究团队在实验上基于典型的层状铋基铁电材料(Bi4Ti3O12)(图2a-c)设计了实验,原子像的透射电镜结果表明引入的调控熵的元素(La,Pr,Nd和Sm)在原子尺度上是均匀分布的,并且可以看到在等价位置上的Bi元素可被引入的元素无序替代,表明通过熵的调控,提升了材料的局部成分异质性。基于透射电镜,他们进一步地统计了钙钛矿层中B-位原子相对于顶角A-位原子的相对位移,随着熵的增加,原子相对位移方向变得更加无序(图3a-c),且位移大小的分布变得更加弥散(图3d-f),表明更大的晶格扭曲和提升的局部结构异质性。
由于熵带来的成分无序和结构无序增加,导致材料的弛豫性增加,极化回滞减小,最终优化出了最佳的储能区间(图3g-i)是中熵,和模拟计算的结构一致。基于此,他们总结出熵-成分异质性-弛豫度的关联,进而将有助于在实验上更加有效地指导弛豫铁电体的设计,实现更佳的性能。最终在中熵的弛豫铁电体x=1.5的薄膜中实现了最优的储能性能,即储能密度为178.1 J cm-3,效率为80.5%,并且该薄膜还具有较好的充放电循环稳定性和宽温区的温度稳定性(图4a-d)。此外,基于中熵的成分,研究团队还尝试了多层薄膜电容器的制备,其相对于传统的流延制备的多层陶瓷电容器,显示了更高的储能性能(图4e-f)。
近日,相关成果以“熵调控弛豫铁电体的储能优化”(Engineering relaxors by entropy for high energy storage performance)为题在线发表于国际著名期刊《自然·能源》(Nature Energy)上。材料学院博士后杨兵兵、中科院物理所副研究员张庆华和北京理工大学教授黄厚兵为文章的共同第一作者。清华大学林元华教授、南策文院士为文章的共同通讯作者。论文的重要合作者还包括加州大学伯克利分校博士后潘豪,宾夕法尼亚州立大学教授陈龙庆,清华大学材料学院教授谷林,材料学院博士后蓝顺、杨乐陶、魏宾,以及博士生刘亦谦、刘逸群,北京理工大学的朱文轩等相关人员。本工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委中心项目等的资助。
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
北京大学材料学院张艳锋课题组与合作者在基于石墨烯/胆甾相液晶的光色彩管理器件研究方面取得重要进展
清华大学医学院廖洪恩课题组在人工智能视觉三维重建方面取得重要进展
北京大学环境科学与工程学院戴瀚程研究员团队在粮食系统增效支撑中国碳中和实现研究方面取得进展
北京大学环境学院李东锋课题组揭示气候变化下冰冻圈河流水沙输移季节性变化新机制
江颖课题组完成qPlus型光耦合扫描探针显微镜自主研发和专利转让
第四届计算机图形学、图像与虚拟化研究国际会议(ICCGIV 2024)(2024-05-17)
第九届机电控制技术与交通运输国际学术会议(ICECTT 2024)(2024-05-24)
2024年教育政策与实践研讨会(ICEPP 2024)(2024-05-24)
第三届机电一体化与机械工程国际会议(ICMME2024)(2024-05-24)
2024年电子器件、传感控制技术与光学机械工程国际学术会议(EDSCTOE 2024)(2024-05-25)
第十四届地质和地球物理学国际会议(ICGG 2024)(2024-05-31)
2024年食品工程与农业科学国际会议(ICFEAS 2024)(2024-06-02)
2024年第三届网络、通信与信息技术国际会议(CNCIT 2024)(2024-06-07)
第十届机械工程、材料和自动化技术国际会议(MMEAT 2024)(2024-06-21)
2024年先进机器人,自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2024)(2024-06-28)
2024年新能源、智能控制与储能技术国际会议 (ICNEICE 2024)(2024-6-17)
2024年第六届关于机械和航天工程的进展讨论国际会议 (PMAE 2024)(2024-12-18)
2024先进机械电子工程与工业信息学国际会议(AMEI 2024)(2024-5-22)
2024年计算机科学与航天航空技术国际学术研讨会(ISCSAT 2024)(2024-6-30)
2024年现代教育与文化产业国际学术会议 (MECI 2024)(2024-5-24)
2024年金融产业与商业管理国际学术研讨会(ISFIBM 2024)(2024-6-25)
2024年工商管理,金融经济与信息系统国际会议(ICBAFEIS 2024)(2024-5-30)
2024年环境科学、清洁能源与发电技术国际会议(ESCEPGT 2024)(2024-5-25)
2024年城市建筑规划与信息系统国际学术会议(ICUAPIS 2024)(2024-6-25)
2024年海洋工程,船舶技术与资源发展国际会议(MESTRD 2024)(2024-6-20)