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新型无铅高储能特性柔性铁电薄膜
一、研究背景
随着互联网时代的到来,介电储能材料因其高充放电速率以及高功率密度而受到极大关注,在混合动力汽车,传感器,电子电路等方面都具有潜在的应用前景。电容器作为集成电子器件中的核心部件更是引起了人们广泛研究,但是目前大部分铁电储能电容器的储能密度和效率都较低,这极大的限制了薄膜电容器在先进电子器件中的应用,所以急需开发出具有高储能密度和效率的薄膜电容器,这需要在保持高极化的基础上,进一步提高击穿场强。另外,大多数薄膜电容器都是生长在硅基底上,和陶瓷电容器一样十分脆弱,其使用条件受到极大限制。如何在实现柔性的基础上保持高的储能密度和效率将是未来工作的重点。
二、成果介绍
济南大学杨长红课题组在国际著名期刊Advanced Energy Materials上发表题为“Flexible Lead-Free Perovskite Oxide Multilayer Film Capacitor Based on (Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3/Ba0.5Sr0.5(Ti0.97Mn0.03)O3 for High-Performance Dielectric Energy Storage”的研究工作,基于具有弛豫性质的(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3和高击穿场强的Ba0.5Sr0.5(Ti0.97Mn0.03)O3 设计了一种新型多层(multilayer)结构,将其直接烧制于柔性基底云母上,并通过优化多层薄膜的周期数,来提高薄膜的击穿场强和极化。最终实现了91J/cm3的高储能密度和68%的效率,且同时具备优异的频率稳定性(500Hz-30kHz),温度稳定性(-50-200℃),疲劳稳定性(1-108),在不同弯曲半径(R = 12–2 mm)下也保持稳定,为设计新型的高储能密度无铅铁电薄膜提供了思路。
三、设计思路
NKBT由于靠近MPB,所以具有卓越的铁电和介电性质,而BSMT则具有高的介电常数,低的介电损耗,由于微量元素Mn的掺杂,其同时具有高的击穿场强。另外,NKBT和BSMT都是钙钛矿结构,且具有相似的晶格常数,这能够缓和多层界面间的晶格失配。BSMT和NKBT的介电常数存在很小的差异,根据串联模型(series connection model),这可能导致多层薄膜中有相对较高的介电常数。同时,NKBT的εr比BSMT大,考虑到多层膜内电场分布的不均匀性,施加在多层膜上的外加电场可以超过单一的NKBT,最终设计出具有不同周期数的多层NKBT/BSMT薄膜,如下图所示:
四、图文解析
图1 实物图以及多层薄膜结构XRD和形貌图
图2 薄膜电滞回线,介电性质和储能特性
图3 薄膜储能稳定性测试
图4 在不同弯曲半径下的电滞回线及放电测试
图5 在弯曲条件下的稳定性测试
论文链接:
https://doi.org/10.1002/aenm.201904229
一:电路图中的黑点是什么意思物理的电路图中的黑点是并联电路,相交且相连的点要用明显的黑点描出。
并联是元件之间的一种连接方式,其特点是将2个同类或不同类的元件、器件等首首相接,同时尾尾亦相连的一种连接方式。通常是用来指电路中电子元件的连接方式,即并联电路。
1、如果是串联电路,则按一定的次序从电源的正极向电源的负极画出,遇到什么就画什么,直到完成;
2、如果是并联电路,可以采取分路完成的方法——将电路分解成几条路,然后一条一条完成连接;如果是并联电路,还要注意相交且相连的点要用明显的黑点描出。
3、画好电路图应注意的事项:
(1)必须用电路符号表示元件,不能用实物图形。
(2)整个电路图画成方框型。
(3)按照实物图元件摆放顺序画电路图。
(4)养成随时将各元件用字母表示的好习惯。
(5)注意连接处不要形成开路,节点要点好。
二:EN在电路图中是什么意思就是"电源供电端"的意思!如果一个集成电路上有两个PVDD,说明是双电源供电.
三:电路图中ka1ka2是什么意思怎样看懂电气线路图?
电气线路图即电气原理图,是电工电子行业每天都要接触的图形,看图犹如读文章一样,要知道词语的意思才能读懂这篇文章的内容,而电气原理图中的“词语”就是元器件的图形符号,所以学习图形符号是关键。
认识基础元器件
先要认识基础元器件,如交流接触器,熔断器,空气开关,时间继电器等,因为各个继电器的种类还比较多,在认识的同时还要能够分清楚是哪一类,是断电延时型时间继电器,还是通电延时型。
每个继电器还会附带触点,比如说交流接触器的常开触点,常闭触点,辅助触点,主触点,这些都要分清楚,而且能够一眼识别出图形所表示的含义,以及每个接触器在电路中起到了作用。

学习元器件工作原理
认识元器件只浮于表面,真正的要从元器件的工作原理开始学起,比如交流接触器是如何实现动合触点断开动断触点闭合的,给与什么条件才能实现正反转,时间继电器那两个触点有延时闭合的作用。
当然这些不能只存于理论,重要的是实践,讲100遍延时断开功能,不如亲自动手接一遍线,当真正从实验中观察到理论知识成立的时候,那才是印象最深的时候,如果真能搞懂大部分元器件的原理,那么绘制电气图也就不是问题了。
学习图形符号
图形符号是电气原理图的核心,电气原理图就是各种图形符号经过串联并联组成的,学习图形符号的方法就是和元器件原理一起学习,这样才能够做到一一对应,学习交流接触器的时候能够分出线圈、触点的符号,并且能够认清文字符号。
一般电气原理图中文字符号和图形符号是配合使用的,由于有的原理图中同种元器件会使用多个,在标注的时候还要加上数字做好区分,比如说:KM1-KM2,KT1-KT2等,只有认清楚图形符号文字符号,才能对应元器件知道在电路中的作用。
拆解电路图
拿到一张电路图我们要学会拆开看,比如说一张三相电机正反转的电气原理图,看起来很是复杂,那就是没有找对看点路途的方法,从中间部分拆解,该电路可以分为主电路和控制回路,先从主电路看,主电路中有两个交流接触器的主触点KM、三个熔断器FU、一个空气开关QS、一个热继电器主触点FR,通过换相来切换点击的旋转状态。
再看控制回路,控制回路中有两个交流接触器线圈KM、一个热继电器触点FR、三个按钮开关SB,再把控制回路细分,就能分出正转控制电路和反转控制电路,正转控制电路启动按钮SB1,KM1为正转自锁,反转控制电路启动按钮SB2,KM2为反转自锁。
在这个电路中有三个要点,一个是两个交流接触器的自锁,第二个交流接触器之间的互锁,第三个按钮之间的互锁,搞懂了这三个点,这一张正反转的原理图也就差不多全明白了。
以上就是尽快学会查看电气原理图的方法,如果想要绘制还需要进行连接线的相关学习,电工电子行业是个不断学习的行业,而且连线标准以及绘图标准也在不断更新,随时都需要
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