近日，西安交通大學電信學部徐卓、李飛課題組基于鈣鈦礦晶體電致伸縮效應的各向異性特點，提出了一種新的設計思路，即通過控制晶粒取向，降低陶瓷電容器在強場下所產生的應變和應力，避免微裂紋和拉伸應力所導致的陶瓷擊穿，從而提高其擊穿電場強度和儲能密度，獲得目前已知陶瓷電容器的最高值。相關成果于6月15日在線發表于《自然—材料》。

作為一種重要的儲能電子元件，陶瓷電容器具有放電功率高、溫度穩定性好和循環壽命長等優點，在先進電子和電力系統中起著至關重要的作用，特別是在脈沖功率技術領域有著不可替代的應用。當前，電子器件正向小型化、輕型化方向發展，這也對陶瓷電容器的儲能密度提出了更高的要求。

研究人員介紹，為了實現這一想法，課題組通過近2年的技術攻關，首次合成了取向的鈦酸鍶模板，進而，利用流延—模板法成功制備了織構度達91%的高質量取向鈦酸鍶鉍鈉多層織構陶瓷電容器，大幅降低了陶瓷在強場下的電致應變，提高了擊穿電場，獲得了高達21.5 J cm-3的儲能密度，也是目前已知陶瓷電容器的最高值。

另外，該項研究提出的材料設計思路，可廣泛應用于其他電子功能陶瓷，如基于電卡效應的固態制冷陶瓷等，提高它們在強場條件下工作的穩定性和可靠性。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-020-0704-x

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