人们普遍认为，铁电陶瓷要获得较高的储能密度和效率，就需要具有较高的饱和极化强度和较低的残余极化强度，这是获得优异储能性能的必要条件。此外，弛豫铁电陶瓷储能密度的提高还需要较高的击穿场强，这也是不容忽视的重要因素。

钨青铜(TB)结构铁电陶瓷具有独特的结构特征、丰富的组分调控机制以及易诱导弛豫行为的能力，这些特性使得其在较低电场强度下就能获得显著较高的极化值，从而大大影响其储能性能并拓展其在储能领域的应用。

因此，必须研究在钨青铜结构铁电陶瓷中实现卓越储能性能的策略。

一个研究小组目前在《先进陶瓷杂志》上发表了一篇关于该主题的论文。

桂林理工大学材料科学与工程学院胡长征教授主要从事钨青铜结构铁电及摩擦催化性能研究，他表示：“本报告采用A位共掺杂Ba2+、Sr2+、Sm3+，B位共掺杂Zr4 +代替Nb5 +的策略，制备了四方相TBSr4.5 - xBaxSm0.5Zr0.5Nb9.5O30(x=2.5、3、3.5、4、4.5)(SBSZN)陶瓷，以打破铁电长程有序，并通过高分辨透射电子显微镜证实了极性纳米区(PNR)的存在，证实了小尺寸PNR是诱导SBSZN陶瓷弛豫铁电行为的内在因素。”陶瓷。

“同时，通过SEM观察到随着掺杂量的增加，晶粒尺寸减小，结合电阻率测试，验证了晶粒尺寸的减小导致电阻率明显上升，从而导致击穿电场强度的上升。”胡教授说。

介电性能测试表明，介电常数和介电损耗具有典型的温度相关松弛行为。值得注意的是，x = 3.5陶瓷在室温附近表现出居里峰，这可以归因于其连续的成分调制。这种独特的特性对提高储能性能有很大帮助。

胡教授补充道：“结合Vogel-Fulcher经验公式和修正的居里-外斯定律以及麦克斯韦-玻尔兹曼分布，通过偶极子动力学行为分析发现，由于PNRs尺寸较小，更容易跨越能垒，而偶极子间的弱耦合使偶极子翻转更加容易，从而导致SBSZN陶瓷表现出弛豫行为。”

在铁电测试期间在所有陶瓷中观察到的拉长的磁滞回线可以归因于长程铁电有序的破坏，从而导致了弛豫型铁电行为。

胡教授表示：“由于居里温度接近室温，x = 3.5陶瓷具有较高的极化率，而PNR的小尺寸使它们的残余极化率较低，因此它们表现出优异的储能性能，在击穿场强为310 kV ·cm -1时，储能密度可达4.31 J·cm -3，效率可达93.8% 。”

由于晶粒尺寸显著减小,导致电阻率增大,从而显著提高击穿场强,x=4.5陶瓷还表现出优异的储能性能,在460 kV·cm -1时储能密度高达5.3 J·cm -3 ,效率高达81.5 %。

胡教授表示：“PNR 尺寸的显著差异是造成两种陶瓷成分效率差异的原因，x = 3.5 陶瓷的 PNR 尺寸在 11 至 23 纳米之间，而 x = 4.5 陶瓷的 PNR 尺寸约为 150 纳米。”

此外，在场强为400 kV·cm -1的过阻尼条件下，x = 3.5陶瓷表现出优异的放电性能，在极短的放电时间(t 0.9 ~ 34 ns)内放电能量密度高达2.27 J·cm -3 。此外，在场强为240 kV·cm -1的高欠阻尼条件下，获得了C D = 713.38 A·cm -2和P D = 87.51 MW·cm -3的优异充放电性能。因此，这项工作为在低电场中实现高性能储能性能提供了有价值的见解。

然而，要使钨青铜结构陶瓷实现优异的储能性能，还需探索在高电场强度下将高极化与低残余极化相结合的潜力。在这方面，胡教授还提出了未来研究的几个可能方向，包括开发具有高极化值的聚合物和硫属化物复合材料。

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