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對(duì)于理想的靜電儲(chǔ)能介質(zhì)電容器而言，同時(shí)追求高能量密度和效率是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。通常，在施加電場(chǎng)的情況下，由于磁滯損耗的增加，能量密度的增加通常伴隨著能量存儲(chǔ)效率的降低，這對(duì)電容器的可靠性是有害的。

圖1 基于BT基鐵電材料的相場(chǎng)模擬演化

因此，迫切需要既能提高能量密度又能保持高效率的良好平衡性能。

基于此，2024年7月30日，清華大學(xué)材料學(xué)院院長(zhǎng)林元華在國(guó)際期刊Advanced Functional Materials發(fā)表題為《Design of High-Entropy Relaxor Ferroelectrics for Comprehensive Energy Storage Enhancement》的研究論文。

圖2 熵調(diào)制膜的擊穿場(chǎng)和漏電流機(jī)制分析

在這項(xiàng)工作中，作者利用熵策略構(gòu)建了一種將非晶相嵌入多晶納米晶中的結(jié)構(gòu)，從而提高了載流子的傳輸勢(shì)壘。因此，磁滯損耗在高電場(chǎng)下被極大地抑制，并且高熵膜中的高極化仍然被保持。圖3 熵調(diào)制膜的能量存儲(chǔ)和介電性能

因此，在基于高熵Ba2Bi4Ti5O18的弛豫鐵電體中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了139.5 J cm?3的超高能量密度、87.9%的高效率和1153的高品質(zhì)因數(shù)。本工作為先進(jìn)的高功率儲(chǔ)能應(yīng)用的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一條有前途的途徑。

文獻(xiàn)信息：Design of High-Entropy Relaxor Ferroelectrics for Comprehensive Energy Storage Enhancement., 2024.https://doi.org/10.1002/adfm.202409344