脉冲功率技术可以在极短时间内释放出兆瓦级功率的电能量,在很多特殊领域具有广泛的应用。作为脉冲功率电源的关键部件,高性能电容器对减小设备的重量和体积,满足小型化、高功率化发展具有重要作用。反铁电陶瓷具有储能密度高、放电电流大和放电速度快等优点,是新一代高性能脉冲电容器的重要候选材料。深刻理解反铁电陶瓷的物理本质和构效关系对研发高性能反铁电陶瓷电容器具有重要意义。
中国科学院大学博士生导师董显林研究员、王根水研究员带领的研究团队前期在反铁电陶瓷的组成设计、性能调控、工程应用等方面已开展了大量富有成效的研究工作。近期,该团队与上海硅酸盐所许钫钫研究员带领的微结构研究团队紧密合作,综合利用透射电镜和电学表征等手段对传统(Pb, La)(Zr,Sn,Ti)O3(PLZST)反铁电陶瓷开展了原子尺度的结构表征和研究,突破了反铁电陶瓷极化有序的传统认识,并构建了反铁电陶瓷结构与性能之间的关联规律。相关研究结果以“Unveiling the Ferrielectric Nature of PbZrO3-based Antiferroelectric Materials”为题发表在Nature Communications上(DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-17664-w),论文第一作者为上海硅酸盐所无机材料分析测试中心傅正钱助理研究员和信息功能材料与器件研究中心陈学锋研究员,论文通讯作者为董显林研究员、王根水研究员和许钫钫研究员,上海硅酸盐所为论文唯一通讯单位。澳大利亚卧龙岗大学张树君教授参与了相关研究工作。
研究发现,PLZST系列钙钛矿型陶瓷均呈现非公度调制结构,调制模式分为极化大小和极化角度两种,它们可以在纳米尺度内自由地转变与共存。非公度结构主要起源于原子位移的周期性调制,并形成亚铁电性质的极化有序。这种亚铁电有序是通过铁电有序层的特定组合而产生,化学组成的改变可以驱动铁电有序层的宽度在0.6nm-1.5nm范围内逐渐过渡,从而调控非公度结构的调制周期。铁电有序层的宽度变化影响了最近邻电偶极子的相互作用,使得转折电场、介电常数、剩余极化等关键电学性能参数与调制周期近似呈现线性关系。这些发现为反铁电材料的理论发展和性能优化提供了基础。
以上工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、预研领域基金、上海无机材料测试表征技术平台等项目的资助。
图1. PLZST系列陶瓷极化序构的原子尺度表征
图2. PLZST系列陶瓷结构序参量与极化序参量的耦合规律
图3. PLZST系列陶瓷的构效关系
责任编辑:余玉婷
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
上海硅酸盐所在反铁电陶瓷研究中取得重要进展
本站小编 Free考研考试/2021-12-25
相关话题/结构 材料 上海 论文 技术
上海药物所发现miR-30b-5p在细胞核内抑制TFEB介导的溶酶体生成及自噬
自噬与神经退行性疾病、心血管疾病以及肿瘤等诸多疾病密切相关。自噬底物与溶酶体融合后并最终通过溶酶体内的酸性水解酶降解,因此溶酶体的生成在自噬过程中至关重要。 近年来,有诸多研究发现微小核酸(miRNA)能够通过靶向不同的自噬溶酶体相关基因调节自噬过程,但这些研究发现miRNA均是在细胞质中通过经典 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25上海药物所在人源胰高血糖素受体小分子全激动剂结构与功能研究取得突破进展
2020年7月28日,中国科学院上海药物研究所徐华强课题组联合上海齐鲁锐格医药研发有限公司在GPCR小分子激活研究领域取得重大进展——首次解析了全激动剂小分子化合物与胰高血糖素受体复合物的冷冻电镜结构,阐述了全激动剂小分子激活高血糖素受体分子机制。该研究成果在线发表于国际知名学术期刊《细胞研究》(C ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25兰州化物所石墨烯复合材料及器件研究取得新进展
石墨烯作为一种新型碳纳米材料,具有高机械强度、良好导电导热性、大比表面积、良好化学稳定性等优点,在能量储存、电子器件、传感材料、催化剂、防腐涂料等领域展现出了极为广阔的潜在应用前景。目前,石墨烯的应用主要采用复合材料的途径进行性能的提升,其制备方法主要包括化学还原法、水热法、溶胶凝胶法和电化学法。 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25上海硅酸盐所联合上海交通大学等发现无机InSe单晶二维材料的超常塑性
7月,中国科学院上海硅酸盐研究所与上海交通大学等单位合作,在无机塑性半导体领域取得重大突破,相关成果以“ExceptionalplasticityinthebulksinglecrystallinevanderWaalssemiconductorInSe”为题发表在Science上(Science, ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25Angew. Chem.:上海药物所发现点击化学操控新策略
2020年7月22日,中科院上海药物研究所黄蔚课题组和杨伟波课题组在Angew.Chem.Int.Ed.上发表了题为“Manipulatingtheclickreactivityofdibenzoazacyclooctynes:fromanazideclikertoacagedacylationre ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25上海光机所在新型相对论“光镊”研究方向取得重要突破
近期,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在新型相对论“光镊”研究方向取得重要突破,产生国际最强涡旋激光并成功驱动高能环形质子加速,开启了新型相对论涡旋“光镊”产生和应用的实验大门。相关成果发表于物理学国际顶级期刊《物理评论快报》【PhysicalReviewLetters12 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25上海药物所揭示GPCR胆汁酸受体配体识别和激活的独特机制
胆汁酸是一类由肝细胞产生,并由胆管分泌到肠道的两亲性代谢产物,在消化过程中对人体摄入的脂肪有重要的乳化作用。肝脏生成的两种初级胆酸可由肠道菌群进一步代谢为多种次级胆酸,对代谢和炎症相关的生理过程有重要的调节作用。胆汁酸及其受体为核心构成的肝脏-胆汁酸-肠道菌群信号转导轴,是近期生物医学研究的热点之一 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25西安光机所玻璃与异质材料超快激光微焊接技术取得突破性进展
近日,西安光机所光子制造中心贺斌副研究员团队采用超快激光在玻璃材料与金属合金、单晶硅等异质材料微焊接方面取得了突破性进展。团队采用超快激光微焊技术,实现了多种玻璃材料(硅酸盐玻璃、蓝宝石玻璃、石英玻璃)与单晶硅、合金(铜合金、铝合金、钛合金)等异质材料的高强度直接焊接,目前完成的航天航空关重件样件已 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25精密测量院在氧化铝催化剂微观结构研究中取得重要进展
近日,中国科学院大学博士生导师、精密测量院徐君研究员和邓风研究员的研究团队在γ-Al2O3微观结构研究方面取得重要进展,利用35.2T的超高强磁场,结合所发展的先进二维固体NMR谱学方法揭示了γ-Al2O3表面和体相中氧物种的结构及其空间关联。相关研究结果发表在国际期刊《自然.通讯》(NatureC ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25上海硅酸盐所等在新化合物合成方面取得系列进展
二维层状过渡金属三卤化物(MX3)由于其特殊的结构和物理性能引起了研究者极大兴趣。迄今为止,人们对MX3(如CrI3和RuCl3)晶体结构、电子结构和磁学性能等进行了大量的实验和理论研究,但对其它物理性质如光电子学的研究却很少,这是因为CrI3和RuCl3化合物在空气条件下都不稳定,这严重阻碍了MX ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25