Zhang, Mao-Hua ; Ding, Hui ; Egert, Sonja ; Zhao, Changhao ; Villa, Lorenzo ; Fulanović, Lovro ; Groszewicz, Pedro B. ; Buntkowsky, Gerd ; Kleebe, Hans-Joachim ; Albe, Karsten ; Klein, Andreas ; Koruza, Jurij (2024)
Tailoring high-energy storage NaNbO₃-based materials from antiferroelectric to relaxor states.
In: Nature Communications, 2023, 14 (1)
doi: 10.26083/tuprints-00026514
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion
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Kurzbeschreibung (Abstract)
Reversible field-induced phase transitions define antiferroelectric perovskite oxides and lay the foundation for high-energy storage density materials, required for future green technologies. However, promising new antiferroelectrics are hampered by transition´s irreversibility and low electrical resistivity. Here, we demonstrate an approach to overcome these problems by adjusting the local structure and defect chemistry, delivering NaNbO₃-based antiferroelectrics with well-defined double polarization loops. The attending reversible phase transition and structural changes at different length scales are probed by in situ high-energy X-ray diffraction, total scattering, transmission electron microcopy, and nuclear magnetic resonance spectroscopy. We show that the energy-storage density of the antiferroelectric compositions can be increased by an order of magnitude, while increasing the chemical disorder transforms the material to a relaxor state with a high energy efficiency of 90%. The results provide guidelines for efficient design of (anti-)ferroelectrics and open the way for the development of new material systems for a sustainable future.
| Typ des Eintrags: | Artikel |
|---|---|
| Erschienen: | 2024 |
| Autor(en): | Zhang, Mao-Hua ; Ding, Hui ; Egert, Sonja ; Zhao, Changhao ; Villa, Lorenzo ; Fulanović, Lovro ; Groszewicz, Pedro B. ; Buntkowsky, Gerd ; Kleebe, Hans-Joachim ; Albe, Karsten ; Klein, Andreas ; Koruza, Jurij |
| Art des Eintrags: | Zweitveröffentlichung |
| Titel: | Tailoring high-energy storage NaNbO₃-based materials from antiferroelectric to relaxor states |
| Sprache: | Englisch |
| Publikationsjahr: | 22 Januar 2024 |
| Ort: | Darmstadt |
| Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: | 2023 |
| Ort der Erstveröffentlichung: | [London] |
| Verlag: | Springer Nature |
| Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: | Nature Communications |
| Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: | 14 |
| (Heft-)Nummer: | 1 |
| Kollation: | 11 Seiten |
| DOI: | 10.26083/tuprints-00026514 |
| URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/26514 |
| Zugehörige Links: | |
| Herkunft: | Zweitveröffentlichungsservice |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Reversible field-induced phase transitions define antiferroelectric perovskite oxides and lay the foundation for high-energy storage density materials, required for future green technologies. However, promising new antiferroelectrics are hampered by transition´s irreversibility and low electrical resistivity. Here, we demonstrate an approach to overcome these problems by adjusting the local structure and defect chemistry, delivering NaNbO₃-based antiferroelectrics with well-defined double polarization loops. The attending reversible phase transition and structural changes at different length scales are probed by in situ high-energy X-ray diffraction, total scattering, transmission electron microcopy, and nuclear magnetic resonance spectroscopy. We show that the energy-storage density of the antiferroelectric compositions can be increased by an order of magnitude, while increasing the chemical disorder transforms the material to a relaxor state with a high energy efficiency of 90%. The results provide guidelines for efficient design of (anti-)ferroelectrics and open the way for the development of new material systems for a sustainable future. |
| ID-Nummer: | 1525 |
| Status: | Verlagsversion |
| URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-265143 |
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Geowissenschaften 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Elektronenmikroskopie 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Elektronenstruktur von Materialien 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Materialmodellierung 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe 07 Fachbereich Chemie 07 Fachbereich Chemie > Eduard Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie |
| Hinterlegungsdatum: | 22 Jan 2024 11:07 |
| Letzte Änderung: | 23 Jan 2024 08:58 |
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Verfügbare Versionen dieses Eintrags
- Tailoring high-energy storage NaNbO₃-based materials from antiferroelectric to relaxor states. (deposited 22 Jan 2024 11:07) [Gegenwärtig angezeigt]
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