电介质电容器有很高的功率密度和超快的充放电速率被大规模的使用于混合动力轿车、脉冲电源系统等很多范畴。可是其低能量存储密度（W）及低充放电功率（h）严峻阻止了它们在电子器件小型化、轻量化和集成化方面的开展。NaNbO（NN）基陶瓷材料，作为无铅反铁电系统的代表，因为其宽带隙（~ 3.45 eV）、高极化强度（~ 40 mC·cm
图1 (1-x)NN-xBi(Ni0.5Hf0.5)O3陶瓷的理论极化矢量散布、P-E曲线（相场模仿）及试验局域结构表征。
本作业中提出在反铁电NN系统中引进铁电相，打破长程有序的反铁电宏畴，下降畴之间的翻转势垒，来进步弛豫特性，逐步优化动力存储功能的研讨思路。本作业中首要选用相场法模仿了(1-x)NaNbO3-xBi(Ni0.5Hf0.5)O3(NN-BNH)二元系统中微观极化矢量的排布和微观电滞回线的改变，发现跟着客相BNH掺杂含量的添加，长程有序2×2正交反铁电极化调制结构被逐步打破成定向纳米畴，一起伴跟着剩下极化的大幅度下降（如图1左图）。其次，球差电子显微镜（STEM）标明NN基系统中存在O型极性纳米微区，很多具有多个局域无序特征的极化基体有助于不一样的尺度的O型纳米结构畴之间的过渡，类似于雪泥状极性结构，且0 ~ 120°规模内的极化矢量占比为88.3%，远高于其它视点规模（120 ~ 360°）的11.7%，因而将其界说为定向类雪泥状极性结构，这有利于进步Wrec和h；二维固体核磁（2D NMR）标明0.15 mol BNH的客相成分进入主相NN基体后，导致Na(1)位点畸变较小，局域结构更无序，这进一步证明该成分处于弛豫状况（如图1右图）。
图2 NN-0.15BNH组分MLCC在不同测验条件下（电场和温度）的储能特性。
随后，选用这种定向类雪泥状极性结构设计战略制备出NN基多层陶瓷电容器（MLCC），在x=0.15组分的MLCC中获得了14.1 J·cm-3的高储能密度和96.8%的超高储能功率，且在700 kV·cm-1电场下宽温（20-150 ℃）规模内具有十分杰出的稳定性（改变率小于±6.15%），展示出了该陶瓷电容器的巨大使用潜力，如图2所示。
该研讨成果以“具有定向类雪泥状极性结构设计的无铅NaNbO3基弛豫体的超高能量存储”（Ultra-high energy storage in lead-free NaNbO3-based relaxors with directional slush-like polar structures design）为题，在世界闻名期刊《天然通讯》（Nature Communications，IF=14.7）在线宣布。西安交通大学电信学部电子科学与工程学院博士生王震涛为榜首作者，西安交通大学电信学部电子科学与工程学院周迪教授、徐谛明助理教授、赵维琛博士、前沿院何利强助理教授和王栋教授为一起通讯作者。该作业得到国家重点研制计划子课题项目、陕西省世界合作项目等项目的赞助，西安交通大学世界电介质研讨中心供给了很多测验表征支撑。
