Ekta Kumari · Dova Kalyan · Surendra Kumar Makineni · Ajay Kumar Kalyani · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本研究揭示了(Na0.5Bi0.5)TiO3基陶瓷中组分与温度诱导的结构和介电反常共存现象，显著优化了其介电与能量存储性能。通过调控B位复合掺杂，材料在居里温度附近表现出宽温域介电峰及增强的极化响应，同时抑制了漏电流。该反常行为源于局部化学不均匀性与动态缺陷偶极子的协同作用，促进了弛豫型铁电态的形成。结果表明，储能密度与效率同步提升，为高性能无铅储能陶瓷的设计提供了新思路。

解读: 该(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷的介电与储能性能优化技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究揭示的组分-温度协同调控机制可启发ST系列储能变流器中薄膜电容器的材料选型，通过宽温域介电稳定性提升PowerTitan系统在极端工况下的可靠性。弛豫铁电态带来的高储能密度与低漏电流特性，...

Muhammad Nasir Rafiq · Zhonghua Dai · Yuanyuan Zheng · Xujun Li 等5人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

铅基陶瓷在储能应用中的性能通常受限于其低能量密度和不理想的相变特性。(Pb, La)(Zr, Sn, Ti)O3（PLZST）反铁电陶瓷作为储能材料已引起广泛关注。本研究采用固相法制备了组成为Pb1−1.5xLax(Zr0.93Sn0.05Ti0.02)O3（x = 0.015, 0.025, 0.035 和 0.045）的陶瓷样品，并系统研究了其介电性能与储能特性。结果表明，引入镧显著改善了钙钛矿结构，减小了晶粒尺寸，并增强了极化强度。在270 kV/cm的电场下，本研究实现了6.24 J/c...

解读: 该PLZST反铁电陶瓷材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其6.24 J/cm³的储能密度和1.29μs快速放电特性,可为ST系列PCS的直流侧薄膜电容器选型提供新思路,特别适用于PowerTitan储能系统中需要高功率密度和快速响应的脉冲功率场景。低温烧结工艺降低制造成本,镧掺杂优化的介电...

Biljana Pećanin · Branka Ružičić · Aleksandar Savić · Darko Bodroža 等5人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

开发环保型储能器件材料的需求日益增长，要求材料具有广泛可得性和低成本。由于膨润土在满足上述所有条件方面具有良好的应用前景，本研究系统考察了分别及共同掺杂不同浓度钠、铜和锌的膨润土在储能应用中的潜力。X射线衍射（XRD）结果表明，样品中的主要成分为蒙脱石，其构成了膨润土的主体成分。实验确认，掺杂元素会引起对应于（001）晶面族的晶面间距发生变化。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术研究了掺杂对膨润土结构的影响。介电谱测量在30 Hz至120 kHz的频率范围内进行。所有样品均表现出较高的介电常数...

解读: 该改性膨润土介电材料研究对阳光电源储能系统具有前瞻价值。高介电常数、低损耗的环保材料可应用于ST系列PCS的直流侧电容器及PowerTitan储能系统的无源器件优化,降低成本并提升环境友好性。铜锌掺杂改性技术启发我们在功率器件散热材料、母排绝缘层及EMI滤波电容介质选型中探索天然矿物基方案,特别适合...

National Natural Science Foundation of China · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

研究了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3（BCZT）-x wt% Li2CO3陶瓷（x = 0, 1, 2, 3和4）的介电、铁电及储能性能。随着x增加至2，由于晶体结构畸变增强，弥散相变逐渐增强；当x进一步增大时，由于氧空位的产生，弥散相变逐渐减弱。在x = 3时，由于平均晶粒尺寸较大，获得了高达15,488的最大介电常数εm。同时，BCZT-3 wt% Li2CO3陶瓷表现出最优的储能性能。与纯BCZT陶瓷相比，BCZT-3 wt% Li2CO3陶瓷的储能密度从71 m...

解读: 该BCZT陶瓷电容储能技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要参考价值。通过Li2CO3助烧剂优化,材料储能密度提升至143 mJ/cm³,效率达69%,可应用于PCS直流侧支撑电容和滤波电容设计。高介电常数(εm=15,488)特性有助于减小无源器件体积,提升储能系统功率...

Neng Qin · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

采用传统的固相烧结法制备了(1 − x)Bi0.58Na0.42Ti0.96Mg0.04O3+δ - xSrTiO3（记为BNMT-xST）陶瓷，研究了SrTiO3含量对陶瓷的晶体结构、显微结构、介电性能及储能性能的影响。拉曼光谱和X射线衍射曲线的结果均表明，Sr2+的引入引起了晶格畸变。由于Sr2+的掺杂，陶瓷的晶粒尺寸减小。与x = 0的陶瓷（击穿强度为89 kV/cm）相比，掺杂后陶瓷的击穿强度提高至120 kV/cm以上。BNMT-0.35ST在46至289 °C温度范围内表现出优异的介...

解读: 该BNT基无铅陶瓷材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其在中等电场下实现2.9 J/cm³能量密度和84.3%效率,且在25-125°C温度范围内保持稳定性能,可为ST系列PCS和PowerTitan储能系统的直流侧薄膜电容器选型提供新思路。材料优异的介电温度稳定性(46-289°C范围内T...

Muktikanta Panigrahi · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

在复合体系中以粉煤灰为基体，可提供一种比传统陶瓷（尤其是瓷器类陶瓷产品）成本更低的替代方案。粉煤灰通常来源于火力发电厂，常被视为废弃物，是煤炭燃烧的副产物，对环境构成威胁。本研究旨在将电厂产生的粉煤灰废料用于电子领域应用，从而产生显著的社会经济效益。本文开发了一种利用粉煤灰与高岭土制备的介电材料。通过原料烧结，该材料在室温下表现出改善的电学和介电性能。复合材料的阻抗从28.51 MΩ显著提升至40.50 MΩ。X射线衍射分析揭示了材料中存在的多种物相。扫描电子显微图像显示复合材料具有致密的结构以...

解读: 该粉煤灰/高岭土复合介电材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。材料阻抗提升至40.50MΩ及饱和极化强度达10.70nC/cm²,可应用于ST系列PCS的电容器介质层和PowerTitan储能系统的绝缘结构优化。利用电厂废弃粉煤灰替代昂贵陶瓷材料,符合阳光电源绿色制造理念,可降低储能变流器和充...

Daljeet Kaur · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

聚合物纳米复合材料被认为是用于储能器件的潜在候选材料。本研究旨在提升壳聚糖-ZnO（CS-ZnO）薄膜以及壳聚糖-TiO2包覆ZnO（CS-TZO）纳米复合薄膜的压电响应性能。成功合成了掺杂ZnO和TZO的壳聚糖聚合物纳米复合薄膜，并对其结构、介电性能、铁电性能及压电响应进行了系统研究。本研究涵盖了将ZnO和TZO纳米颗粒（NPs）作为壳聚糖纳米填料复合所带来的影响。通过实验方法，制备了原始态及表面修饰的壳聚糖薄膜。利用X射线衍射分析进行了结构表征，采用场发射扫描电子显微镜对壳聚糖薄膜的表面形貌...

解读: 该聚合物纳米复合材料薄膜技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。CS-TZO复合膜展现的高介电常数和能量存储密度(59.9 μJ/cm³)可启发ST系列PCS中电容器介质材料优化,提升PowerTitan储能系统的功率密度和循环寿命。其界面极化机制可应用于母线电容、滤波电容等关键器件,助力储能变流器...

The SEM-EDS facility provided by the RUSA grant is acknowledged. P-E loop tester · temperature-dependent dielectric facility provided by SERB grant CRG/2019/006990 are also acknowledged. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

近年来，弛豫型铁电材料因其可调控的性能而受到广泛关注，展现出高能量存储密度和优异的高功率特性等显著性能。本研究采用常规固相反应法制备了无铅压电准同型相界（MPB）组成为0.935(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.065BaTiO3（NBT-6.5BT）的陶瓷样品，并通过在不同温度和保温时间下进行后续退火处理以获得不同晶粒尺寸的样品。高分辨率X射线衍射（HRXRD）分析证实了单斜晶相的存在，该单斜相作为菱方相与四方相之间的过渡桥接相。此外，高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）分析表明极性纳米区...

解读: 该NBT-BT无铅弛豫铁电陶瓷材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。通过后烧结退火优化晶粒尺寸,实现0.606 J/cm³储能密度和80%效率,为ST系列PCS和PowerTitan储能系统中的电容器介质材料选型提供新思路。其窄P-E回线特性可降低介质损耗,提升储能变流器功率密度。无铅环保特性...

Paraelectric U2J dielectrics have great potential for use in power electronics. In this work · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

顺电型U2J介质材料在电力电子领域具有广阔的应用前景。本研究系统地探讨了(1-x)Sr0.75Bi0.167TiO3-x(SryCa1-y)ZrO3陶瓷体系U2J介质材料的制备工艺及其介电性能。当x = 0.2–0.5时，(1-x)Sr0.75Bi0.167TiO3-xCaZrO3陶瓷中存在杂相；在0.5Sr0.75Bi0.167TiO3-0.5(SryCa1-y)ZrO3体系中，随着Sr含量的增加，杂相含量逐渐降低。当x = 0.5且y = 0.2时，材料表现出最优的介电性能，满足U2J介质的...

解读: 该U2J介电陶瓷技术对阳光电源功率电子产品具有重要应用价值。其高介电常数(124.5)、低损耗(<0.001)和优异温度稳定性(-683ppm/°C)特性,可显著提升ST系列PCS和SG逆变器中直流母线电容、滤波电容的性能密度。1240°C低温烧结工艺支持铜电极应用,有助于降低成本。该材料的温度补偿...

Liangdong Li · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

随着脉冲功率器件向小型化、集成化和安全性的方向发展，具有高能量存储密度（Wrec）、高能量存储效率（η）以及良好能量存储稳定性的介电电容器的研发已成为学术界需要深入探讨的重要课题。本研究采用传统固相法制备了（1−x）(Bi0.5Na0.5)0.7Sr0.3TiO3-xLa(Mg0.5Zr0.5)O3［（1−x）BNST-xLMZ］陶瓷材料。通过合理的组分调控，LMZ的引入有效破坏了原始基体的长程有序排列，构建了短程极性纳米微区，从而延缓了陶瓷的饱和极化并降低了剩余极化。同时，LMZ的引入显著影响...

解读: 该陶瓷电容储能技术对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列PCS具有重要参考价值。研究实现的4.53 J/cm³能量密度、87.5%高效率及23ns超快放电速率,可启发我们在直流母线电容、功率模块缓冲电容设计上的优化。特别是其通过纳米微区构建延缓饱和极化的机制,对改善SiC/GaN功率器件的...

Hasan B. Albargi · Elkenany Brens Elkenany · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

本研究探讨了在基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)的多层聚合物太阳能电池(PSCs)中引入TiO2纳米粒子对光伏、介电及结构性能的影响。将不同浓度(0.0–10 wt%)的TiO2纳米粒子(＜25 nm)掺入P3HT中，并用作界面修饰层和空穴传输层(HTLs)。优化后的TiO2掺杂量可改善P3HT基体中的分子链间π–π堆叠和结晶性，从而增强电荷离域化和导电性，这一结论通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV–Vis)光谱以及宽频介电谱分析得到证实。介电分析表明，由于界面...

解读: 该P3HT/TiO2界面调控技术对阳光电源光伏逆变器及储能系统具有重要参考价值。研究揭示的纳米颗粒掺杂提升介电常数、优化载流子传输机制,可启发SG系列逆变器中功率器件的界面工程优化。DC电导率提升3.8倍及PCE增至4.13%的成果,为PowerTitan储能系统的电极材料改进、降低接触电阻提供思路...

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps · institutional affiliations. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

采用旋涂技术在铂化硅（Pt/SiO2/Si）衬底上成功制备了厚度范围为50至600 nm的无铅Ba0.85Sr0.15TiO3（BST）薄膜，并构建了Au/BST/Pt结构的薄膜电容器。X射线衍射和扫描电子显微镜分析表明，BST薄膜无裂纹、致密，具有多晶四方钙钛矿结构。在室温下系统研究了BST薄膜厚度依赖的介电性能、漏电流、铁电性能及储能特性。随着BST薄膜厚度从50 nm增加到600 nm，薄膜的介电常数随之从约40升高至320以上，该现象归因于薄膜与电极之间的界面死层效应。相比之下，漏电流密...

解读: 该无铅BST薄膜电容技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。其高介电常数(320)和能量密度(7 J/cm³)特性可优化ST系列PCS的直流母线电容设计,减小体积并提升功率密度。70%的储能效率和低漏电流特性适用于PowerTitan储能系统的高频开关应用。薄膜电容的快速充放电能力可改善SiC/Ga...

Ahmed Hashim · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

本研究旨在制备掺杂Si3N4–SrTiO3纳米材料的聚苯乙烯（PS），以应用于未来的光子学和纳米电子学领域。研究了PS/Si3N4/SrTiO3薄膜的结构、电学和光学特性。结果表明，当Si3N4/SrTiO3浓度增加至6.6 wt.%时，在λ = 300 nm处的吸收率比纯PS提高了90%，在λ = 800 nm处提高了95.8%。随着Si3N4/SrTiO3纳米颗粒（NP）含量增至6.6 wt.%，PS的禁带宽度在允许跃迁情况下从4.22 eV降低至2.4 eV，而在禁戒跃迁情况下则从4.1 ...

解读: 该PS/Si3N4/SrTiO3纳米复合材料在介电性能和光学特性方面的突破,对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其介电常数提升至4、带隙可调(2.4-1.5eV)的特性,可启发ST系列PCS中电容器薄膜材料的优化设计,提升功率密度和能量存储效率。该纳米复合技术路线也可应用于SiC/GaN功率器件的绝...

The Chairman · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

开发兼具优异介电性能和电化学性能的多功能纳米材料，对于推动现代电子技术和储能技术的发展至关重要。本研究合成了己二胺功能化的氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs），并对其进行了系统性研究。氧化锌纳米颗粒成功地与1,6-己二胺进行了表面功能化，综合分析证实了其结构、光学、化学和形貌特性的改变，验证了功能化过程的有效性。PXRD结果表明，包覆后样品的结晶度提高且晶粒尺寸增大；FTIR谱图通过特征性的NH和CH2振动峰证实了胺基的成功接枝。光学研究表明，由于量子限域效应，包覆后的ZnO纳米颗粒在吸收光谱中表现...

解读: 该六亚甲基二胺改性ZnO纳米材料技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。其优异的介电性能(1MHz下介电常数达115)可优化ST系列PCS的功率器件绝缘设计,提升SiC/GaN模块的散热与电气性能。非对称超级电容器展现的81%容量保持率(15000次循环)和10.94mWh/cm²能量密度,可为Po...

Research Data Policy · Data availability: Data will be made available on reasonable request. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

本研究报道了具有改善的热学和介电性能的交联聚乙烯醇/氧化锌（XLPVA/ZnO）纳米复合薄膜的制备，该材料有望应用于柔性电子器件和储能设备。研究动机在于通过化学交联与纳米粒子增强相结合的方式，开发低成本、柔性且热稳定的介电材料。采用改进的溶胶-凝胶法制备ZnO纳米颗粒，并以不同的质量分数（x = 0、1、2、4和6 wt%）引入经草酸交联（交联度为20%）的PVA基体中。X射线衍射（XRD）结构分析表明，随着ZnO含量的增加，结晶度和晶粒尺寸均有所提高，晶粒尺寸从16 nm增至27 nm。傅里叶...

解读: 该交联PVA/ZnO纳米复合材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。材料展现的宽频介电特性(40Hz-1MHz)和热稳定性提升(残留质量提高60%)可应用于ST系列PCS的柔性电容器和绝缘层设计。其离子导电机制(活化能<1eV)为PowerTitan储能系统的电解质界面优化提供思路。交联改性技术...

Durga Prasad Nayak · Rinku Dhurua · Ranabrata Mazumder · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

由于在传感器、执行器、换能器和储能器件中的潜在应用，无铅铁电材料正受到广泛的研究关注。无铅铁电陶瓷的电学和结构性能显著受晶粒尺寸的影响，从而进一步影响其储能性能。本研究系统地探讨了特定无铅伪三元铁电体系0.4(Na0.5Bi0.5TiO3)–0.225BaTiO3–0.375BiFeO3的储能能力对晶粒尺寸的依赖性。通过传统的固相合成法制备了具有不同晶粒尺寸的样品，并通过调控烧结条件实现晶粒尺寸的控制。本文严格考察了晶粒尺寸与介电常数、铁电极化、击穿强度和能量密度等关键参数之间的关系。X射线衍射...

解读: 该无铅铁电陶瓷材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究揭示的晶粒尺寸优化(~6μm)实现1.5 J/cm³储能密度及宽温域稳定性(-25至175°C),可启发ST系列PCS中直流支撑电容器的材料选型优化。其高击穿强度与低介电损耗特性适用于PowerTitan储能系统的功率模块无源器件改进,提...

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps · institutional affiliations. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

全球范围内能源需求的不断增长以及对可持续能源解决方案的迫切需要，推动了先进储能器件的发展。本研究通过溶剂热法合成了一种新型的三元金属-有机框架（MOF）基氧化物Ce–Ni–Cu@MOF，并用于介电性能的研究。所制备的MOF样品采用XRD、SEM、FTIR、HRTEM、UV–vis-DRS和XPS技术进行了表征。XRD分析表明，在CeO2的立方萤石结构基础上形成了多个晶相，其晶胞体积测定为162 ų。由HRTEM图像获得的晶面间距（CeO2 = 0.312 nm）与XRD谱图结果高度一致。SEM...

解读: 该三元MOF基氧化物材料展现的宽频介电特性和多氧化态离子传输机制,对阳光电源ST系列储能变流器的电容器介质优化具有参考价值。其3.13eV带隙和非德拜弛豫特性可启发PowerTitan储能系统中高温工况下的电介质材料选型。晶界导电机制与阻抗分析方法可应用于GaN功率器件的热管理优化,提升三电平拓扑在...

Majeed Ali Habeeb · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

本研究的目的是通过将氧化镁（MgO）/碳化硅（SiC）纳米材料（NMs）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合，制备聚合物纳米复合材料（PNCs），以应用于多种电学和光学纳米器件。采用浇铸法制备了PMMA/MgO-SiC PNCs薄膜。利用光学显微镜（OM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对PMMA/MgO-SiC聚合物纳米复合材料（PNCs）的结构特性进行了研究。此外，还考察了PMMA/MgO-SiC PNCs的光学性能。光学显微镜（OM）结果显示，MgO-SiC纳米材料（NMs）在PMMA聚合物...

解读: 该MgO-SiC/PMMA纳米复合材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。材料展现的可调带隙(2.95-4.63eV)、增强介电特性及压力传感能力,可应用于ST系列PCS的电容器介质优化和PowerTitan储能系统的压力监测传感器开发。其优异的介电常数频率特性与SiC功率器件的高频开关特性匹配...