铁电纳米复合材料的储能特性

采用原子级有效哈密顿量技术，研究了由嵌入 SrTiO$_{3}$ 基体中的 BaTiO$_{3}$ 纳米线阵列构成、电场沿纳米线长轴施加的铁电纳米复合材料在有限温度下的储能特性。我们发现，当体系呈现具有面外极化与涡旋的相时，能量密度随温度的变化曲线呈非线性、基本与温度无关的响应；而当纳米复合材料仅存在涡旋（因而无自发极化）或平衡态处于顺电且顺环电相时，能量密度随温度更线性地增加。该纳米复合材料中还预测有高达 $\simeq$140 J/cm$^{3}$ 的超高能量密度与理想的 100% 效率。进一步提出了一个涉及极化与环矩耦合的唯象模型，用以解释这些能量密度结果。