Science | 多层陶瓷电容器 （MLCC）的高熵设计

主要观点总结

高性能介电电容器在先进的电气和电子系统中至关重要，具有快速充电和放电能力以及更长的使用寿命。Zhan等人报道了一种铁电材料的新设计方法，使多层介电陶瓷电容器（MLCC）的能量密度和效率得到了提升。通过高熵设计策略，在基于钛酸钡的MLCC中实现了每立方厘米20.8焦耳的高能量密度和97.5%的超高效率。文章详细描述了MLCC的设计、制备过程和高熵设计背后的基本原理。此外，还讨论了高熵设计在材料设计策略中的地位以及面临的挑战。

关键观点总结

关键观点1: Zhan等人通过铁电材料的新设计方法提升了多层介电陶瓷电容器（MLCC）的能量密度和效率。

使用了基于钛酸钡的高熵设计策略，通过降低域切换势垒和增强击穿强度，实现了高能量密度和超高效率。

关键观点2: MLCC具有超高功率密度和出色的稳定性，在电气和电子系统中应用广泛。

通常较低的能量密度Ue和/或低效率η限制了其应用和进一步发展。为了实现超高Ue和η，需要大Pm、小Pr和高击穿强度（Eb）的组合。

关键观点3: 高熵设计的原理是引入局部原子无序，通过创建具有多样化极化方向的纳米畴来破坏长程有序极化的连续性。

这种方法降低了畴翻转的能量障碍，增强了极化响应，最终改善了电容器的性能。

文章预览

高性能介电电容器（包括绝缘材料）在先进的电气和电子系统中发挥着至关重要的作用。在脉冲电力系统中，介电电容器具有极高的功率密度（快速充电和放电能力）和更长的使用寿命，这些特性使其与电池和电化学电容器区分开来。然而，介电电容器的能量密度（储能）和效率相对较低，这阻碍了它们在储能系统中的更广泛应用。 Zhan 等人报道了一种铁电材料的新设计方法，该方法使多层介电陶瓷电容器 （ MLCC ） 的能量密度和效率得到了前所未有的提高。 他们 在基于钛酸钡 （ BaTiO3 ） 的具有多晶型弛豫相的无铅 MLCC 中提出了一种高熵设计。这种策略通过降低域切换势垒有效地最大限度地减少了磁滞损耗，并通过晶格畸变和晶粒细化的高原子无序增强了击穿强度。得益于协同效应， MLCC 中实现了每立方厘米 20.8 焦耳的高能量密度和 97.5% 的 ………………………………