據(jù)清華新聞網(wǎng)報(bào)道，6月19日，清華大學(xué)材料學(xué)院李敬鋒教授課題組在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上在線發(fā)表了題為“高性能鈮鉭酸銀無(wú)鉛反鐵電儲(chǔ)能陶瓷”（Lead-Free Antiferroelectric Silver Niobate Tantalate with High Energy Storage Performance） 的研究論文，報(bào)道了課題組在鐵電陶瓷儲(chǔ)能材料研究方面取得的重要進(jìn)展。該項(xiàng)成果不僅發(fā)現(xiàn)了一種具有高儲(chǔ)能密度和良好溫度穩(wěn)定性的無(wú)鉛反鐵電陶瓷材料，而且其反鐵電性增強(qiáng)機(jī)制的研究為無(wú)鉛反鐵電儲(chǔ)能陶瓷材料的研發(fā)提供了新思路。

   
    圖1 Ag（Nb1-xTax）O3陶瓷的電滯回線、可釋放儲(chǔ)能密度和能量效率。

    儲(chǔ)能材料與器件是近年來(lái)功能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中具有高儲(chǔ)能密度和高可靠性電介質(zhì)儲(chǔ)能材料在高能脈沖功率技術(shù)等領(lǐng)域有著不可替代的應(yīng)用。這方面具有雙電滯回線特征的反鐵電儲(chǔ)能材料一直備受關(guān)注，但過(guò)去的研究主要集中在鋯鈦酸鉛（Pb（Zr,Ti）O3）體系。基于在鈮酸鹽基無(wú)鉛壓電陶瓷方面的長(zhǎng)期工作經(jīng)驗(yàn)上，李敬鋒教授課題組對(duì)鈮酸銀（AgNbO3）的反鐵電性及其儲(chǔ)能特性開(kāi)展研究，發(fā)現(xiàn)鉭（Ta）摻雜可以調(diào)控AgNbO3的相變，顯著提升介電擊穿強(qiáng)度和反鐵電性，其最大可釋放儲(chǔ)能密度達(dá)到4.2 J/cm3，比純AgNbO3提升了260%，且在20-120℃內(nèi)可釋放儲(chǔ)能密度的變化幅度維持在±5%以內(nèi)。

    圖2 Ag（Nb,Ta）O3陶瓷的微觀形貌、介電擊穿強(qiáng)度、介溫譜及相圖。

    論文第一作者為材料學(xué)院博士后趙磊，通訊作者為清華大學(xué)材料學(xué)院李敬鋒教授，澳大利亞伍倫貢大學(xué)創(chuàng)新材料研究所張樹(shù)君教授為共同通訊作者。本項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、973項(xiàng)目和中國(guó)博士后基金等項(xiàng)目的支持。