通过构建具有晶胞级极化无序的偶极玻璃解锁低温储能
材料科学
2026-06-26 v1 应用物理
摘要
低温储能对深空探测和量子计算等前沿技术至关重要,然而传统电化学能源系统因离子迁移冻结在约 230 K 以下失效。尽管基于弛豫铁电体的介电电容器在室温下提供高效率,但极化纳米畴在 extended 低温区的本征冻结/生长限制了其应用并导致迟滞损耗恶化。在此,我们通过在靠近反铁电-顺电相界的 Pb0.6Sr0.4ZrO3 薄膜中设计晶胞级无序偶极玻璃态,实现了卓越的低温储能性能。该反铁电衍生的偶极玻璃引入了增强的晶胞级偶极相互作用复杂性,抑制了长程铁电序。这使得超低迟滞运行(效率 > 88%)可降至 4 K,在 9 MV/cm 下提供创纪录高能量密度(211 J/cm^3)、超过 10^8 次充放电循环的稳定性以及微秒级充放电能力。该工作确立了低温介电电容器的偶极玻璃范式,为具有前沿纳米电子学广泛应用的高效储能系统开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2606.27887,
title = {Unlocking Cryogenic Energy Storage by Constructing Dipole Glass with Unit-cell-level Polar Disorder},
author = {Yangyang Si and Denan Li and Yijie Li and Changsheng Chen and Jingxuan Li and Chao Zhou and Hao Xiong and Tianfu Zhang and Wenjin Liao and Zhongqi Ren and Huaicheng Yuan and Dong Li and Jing-Kai Qin and Cheng-Yan Xu and Ye Zhu and Yunlong Tang and Sujit Das and Jieun Kim and Junling Wang and Hao Pan and Fei Li and Zhen Chen and Shi Liu and Zuhuang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2606.27887},
year = {2026}
}
备注
23 pages, 4 figures