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具有高可恢復能量密度（W_rec）和效率（η）的介電陶瓷電容器在先進電子設備中具有重要意義。然而，同時實現高 W_rec 和 η 參數仍然是一個挑戰。

在此，北京科技大學Mingxue Tang，Hui Liu，Jun Chen基于密度泛函理論計算和局部結構分析，通過考慮Bi_0.25Na_0.25Ba_0.5TiO₃（BNT?50BT）作為具有大局部極化和結構畸變的基體材料，證明了開發上述電容器的可行性。

文章要點

1）通過簡單的化學改性，Bi_0.25Na_0.25Ba_0.5Ti_0.92Hf_0.08O₃獲得了顯著的W_rec和η分別為16.21 J/cm3和90.5%，這是已報道的η大于90%的塊體陶瓷中最高的W_rec值。

2）晶格和原子尺度局部結構的檢查結果表明，無序的偏振分布和小納米區域（～3 nm）導致低磁滯和高效率。反過來，通過超高電場（80 kV/mm）激活的局部極化急劇增加，導致大極化和優異的能量存儲密度。

因此，本研究強調化學設計應建立在對性能相關局部結構的清晰理解之上，以便能夠對高性能系統進行有針對性的調控。

參考文獻

Huajie Luo, et al, Outstanding Energy-Storage Density Together with Efficiency of above 90% via Local Structure Design, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c09805

https://doi.org/10.1021/jacs.3c09805