10月9日消息,材料科学资讯平台AZoM报道,研究人员利用超晶格工程(superlattice engineering)策略,在无铅电容器陶瓷中实现了更低驱动电场下的高效储能,相关成果为无铅介质材料替代传统含铅体系提供了新方案。

无铅化是功能陶瓷领域的长期痛点:锆钛酸铅(PZT)等含铅材料因优异的压电与介电性能长期垄断储能器件市场,但铅含量使其面临日益严格的环保法规约束。超晶格工程的思路是通过人工交替生长不同组分的纳米层,在原子尺度上构建周期性应力与界面场,从而在不引入铅的前提下调控材料的极化响应与击穿强度。

报道指出,新策略的核心优势在于「低电场」:传统无铅陶瓷要达到实用化储能密度往往需要极高的驱动电场,带来能耗与可靠性代价;超晶格结构通过界面效应降低了达到相同极化状态所需的电场,使储能密度与充放电效率在更温和的工作条件下同时改善。

对产业而言,介质电容器是电力电子、脉冲电源与逆变器的基础元件,新能源汽车与电网侧储能的扩张正在推高对高功率密度、无铅化电容陶瓷的需求。该方向与近期东丽150°C耐热薄膜电容器等动态共同指向同一趋势:被动元器件的材料升级正成为电力电子系统的关键瓶颈之一。 (来源:AZoM)