无铅 BaTi0.89Sn0.11O3 陶瓷中的高储能效率与大电卡效应
材料科学
2020-11-17 v1
摘要
通过固相反应法研制了无铅 BaTi0.89Sn0.11O3（BTSn）陶瓷，并在 25 kV/cm 下研究了其介电、铁电、储能、机电以及电卡性质。X 射线衍射分析确认了纯钙钛矿结构。介电常数最大值于 41 {\deg}C 处为 17390。在 60 {\deg}C 观察到增强的总能量密度、可回收能量密度和储能效率分别为 92.7 mJ/cm3、84.4 mJ/cm3 和 91.04%，而在 100 {\deg}C 获得最高储能效率 95.87%。室温下，机电应变与大信号压电系数分别达到最大值 0.07% 和 280 pm/V。由 P-E 滞回线确定的铁电极化 P(T, E)，通过 Maxwell 关系间接算出 49 {\deg}C、25 kV/cm 下的大电卡效应 0.71 K 与电卡响应度 0.28·10-6 K·mm/kV。借助 Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）唯象理论，估算出 50 {\deg}C、25 kV/cm 下电卡响应为 0.61 K。我们得出结论：BTSn 无铅陶瓷是高效储能器件与固态制冷技术潜在应用的候选材料。
引用
@article{arxiv.2011.08142,
title = {High Energy Storage Efficiency and Large Electrocaloric Effect in Lead-Free BaTi0.89Sn0.11O3 Ceramic},
author = {Soukaina Merselmiz and Zouhair Hanani and Daoud Mezzane and Matjaz Spreitzer and Andraz Bradesko and David Fabijan and Damjan Vengust and Lahoucine Hajji and Zahra Abkhar and Anna Razumnaya and Brigita Rozic and Igor A. Lukyanchuk and Zdravko Kutnjak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.08142},
year = {2020}
}