【高熵陶瓷电容器研究取得进展!】高性能介质电容器在现代脉冲功率器件中发挥着关键的作用。然而,能量存储能力低是脉冲器件小型化与集成化趋势面临的主要障碍之一。这导致现有的基于钙钛矿基材料体系的多层陶瓷电容器,正面临着材料设计和器件性能提升的瓶颈。中国科学院上海硅酸盐研究所的团队近期提出了一种创新性策略——基于四方钨青铜(TTB,通式A12A24C4B10O30)结构多位点高熵设计的储能增强策略,打破了传统材料的位点选择性限制,成功实现了电容器性能的显著提升。通过原子尺度分析,研究人员发现这种高熵设计打破了四方钨青铜固有的A1/A2位点选择性,诱导了材料结构的特殊变化:NbO6八面体发生畸变,其中Nb1原子沿特定方向优先位移,Nb2原子则呈现面内无序分布。这种结构变化带来了双重效果:既削弱了长程有序性,又保留了局域尺度的强极化特性。这使得材料在保持高极化强度的同时,降低了能量损耗。团队最终研制出的高熵多层电容器实现了20.2 J·cm⁻³的储能密度和93.8%的储能效率,并展现了出良好的稳定性能。中国科普博览


