晶体材料中的工程线缺陷可以提高电性能

亚博网站下载材料工程师不喜欢看到功能材料中的线条缺陷。

沿着一维原子线的结构缺陷通常会降低电材料的性能。亚博网站下载今天发表在期刊上的一篇研究论文亚博老虎机网登录报告，这些线性缺陷或错位，“通常不惜一切代价避免。”

但有时，一组来自欧洲、爱荷华州立大学和美国能源部艾姆斯实验室的研究人员在那篇论文中报告说，在一些氧化物晶体中处理这些缺陷实际上可以提高电性能。

由德国达姆施塔特技术大学的JurrGr.Rodel和Jurij Koruza领导的研究小组发现，某些缺陷在晶体陶瓷材料钛酸钡电性能的两个关键测量中产生了显著的改进。

“通过在材料中引入这些缺陷，我们可以改变、修改或改善材料的功能特性，爱荷华州材料科学与工程教授、与Rödel长期合作研究的谭晓丽说。亚博网站下载亚博老虎机网登录

谭说，在这种情况下，工程缺陷导致介电性能(限制电流流动)提高了5倍，压电性能(受到机械应力时内部产生电场)提高了19倍。

用于特殊测量的特殊工具

除了谭恩美，还有另外两名爱荷华州立大学的研究人员帮助该项目的国际研究团队探索基础材料问题:材料科学与工程科学家、美国能源部艾姆斯实验室的周林;亚博网站下载亚博老虎机网登录材料科学与工程博士生刘斌志(音译)。亚博网站下载亚博老虎机网登录

在美国国家科学基金会的支持下，他们三人贡献了他们在透射电子显微亚博老虎机网登录镜方面的专业知识。透射电子显微镜是一种通过向薄样品发射电子束并记录图像来显示材料结构和特征的技术。亚博网站下载这些图像的分辨率比光学显微镜高得多，可以显示单个原子的细微细节。

该项目的关键是艾姆斯实验室的灵敏仪器设施，该设施是与爱荷华州合作建造的。该建筑建于2015年，由美国能源部出资近1000万美元。它以尽可能高的分辨率为电子显微镜提供了一个无振动和静电的环境。

“这是最先进的电子显微镜设备，”周说。“它提供了一个超稳定的环境，因此我们可以获得材料的原子级图像，同时获取化学信息。

“这是研究和教育下一代材料科学家的伟大平台。”亚博网站下载

更好的电容器材料-

刘说，对于这个项目，电子显微镜团队量化了晶体材料中的线缺陷可以提高电性能的证据。

数据表明“位错可以显著改变材料中其他细微特征的行为。”刘说。

Tan说，这一发现可能对电容器行业有重大影响。

Tan说，你的手机中有数百个电容器，它们的市场是巨大的。本项目中测试的陶瓷材料已广泛应用于电容器中，但缺陷导致的电气性能提升可能使其更好。与其他材料相比，它也无铅且毒性更小。

因此，研究人员写道，这些工程线缺陷可能会变成“一套不同的工具来定制功能性材料。”亚博网站下载还有这个“功能性收获”对我们的电子产品，甚至对我们的环境和健康都有好处。

资料来源：https://www.iastate.edu/