高熵烧绿石陶瓷

击穿强度3倍提升

通过熵调控同时提高介电常数和击穿强度，实现高储能密度与效率的电容介质材料。

Luo, Zixi · Lan, Shun · Yang, Bingbing · Yang, Yueyang · 周志芳 · Liu, Yiqian · Dou, Lvye · 张敏 · 南策文 · 林元华

Acta Materialia 2024

参数信息

击穿强度

457 kV cm⁻¹

储能密度

2.29 J cm⁻³

储能效率

88 %

技术优势

耐压提高两倍

高熵引起的晶格畸变、晶粒细化和缺陷减少增大了载流子输运势垒、降低了载流子浓度，从而使击穿强度从 148 提升到 457 kV cm⁻¹。

储能密度高出五成

得益于击穿强度的提高，高熵陶瓷实现了 2.29 J cm⁻³ 的储能密度，比原始材料高 150%。

漏电被压住

高熵设计降低了载流子浓度并增大输运势垒，从而抑制漏电流，提升绝缘性能。

应用场景

• 脉冲功率电容器：用高击穿强度陶瓷介质做脉冲电容，在小型化同时提升储能密度。
• 功率电子器件：高熵陶瓷的低漏电和高耐压特性，可用于功率电子中的储能或滤波电容。
• 柔性储能器件：烧绿石陶瓷的绝缘性能提升，有望在柔性基底上实现高储能密度介电层。
• 高温电容器：高熵陶瓷的晶格畸变与低缺陷有望在高温下维持高击穿强度和储能性能。