희토류 수정 리드프리 BNT 기반 이완강체 유전 세라믹의 향상된 에너지 저장 성능

높은 에너지 저장 성능을 가진 유전체 세라믹 커패시터는 고전력 펄스 전자 시스템에서 필수 구성 요소입니다. 여기에서는 이완강체 행동과 분해장 강도(Eb)를 동시에 향상시켜 0.76(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-0.24Sr0.7Bi0.2TiO3 (BNBT-SBT) 세라믹에서 뛰어난 에너지 저장 성능을 달성하기 위해 협력적 최적화 설계를 사용했습니다. 이를 위해 이완강체 유전 SBT를 도입하여 강유전 도메인을 부분적으로 극성 나노 영역으로 변환시키고, 희토류 원소를 도핑하여 Eb를 개선하고 강유전 편극의 장거리 질서를 추가로 방해함으로써 더 작은 입자 크기를 생성합니다. La 도핑된 BNBT-SBT 세라믹은 300 kV/cm의 적당한 전기장에서 4.4 J cm−3의 우수한 에너지 저장 밀도와 ∼91%의 초고효율을 동시에 발현하는 것으로 나타났습니다. 또한 리드프리 Bi0.5Na0.5TiO3 기반 이완강체 유전 세라믹에서 우수한 온도 안정성(30–120 °C), 주파수 내구성(1–100 Hz), 전기 피로 저항(1–106 회) 및 뛰어난 전력 밀도(108 MW cm−3)가 확보되었습니다. 이러한 두드러진 특성은 La 도핑된 BNBT-SBT 세라믹이 고에너지 저장 커패시터 응용을 위한 유망한 후보임을 나타냅니다.