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  5. Tailoring high-energy storage NaNbO₃-based materials from antiferroelectric to relaxor states
 
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2023
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Tailoring high-energy storage NaNbO₃-based materials from antiferroelectric to relaxor states

File(s)
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Hauptpublikation
s41467-023-37060-4.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 3.4 MB
TUDa URI
tuda/11266
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-265143
DOI
10.26083/tuprints-00026514
Autor:innen
Zhang, Mao-Hua ORCID 0000-0002-9823-4547
Ding, Hui ORCID 0000-0001-5722-0053
Egert, Sonja ORCID 0000-0001-5876-8766
Zhao, Changhao ORCID 0000-0003-3739-8406
Villa, Lorenzo ORCID 0000-0001-6435-7891
Fulanović, Lovro ORCID 0000-0002-9194-5688
Groszewicz, Pedro B. ORCID 0000-0002-5246-6449
Buntkowsky, Gerd ORCID 0000-0003-1304-9762
Kleebe, Hans-Joachim ORCID 0000-0001-8850-1771
Albe, Karsten ORCID 0000-0003-4669-8056
Klein, Andreas ORCID 0000-0001-7463-1495
Koruza, Jurij ORCID 0000-0002-0258-6709
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.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Geowissenschaften
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 (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Nature Communications
Startseite
1
Endseite
11
Jahrgang der Zeitschrift
14
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
2041-1723
Verlag
Springer Nature
Ort der Erstveröffentlichung
[London]
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2023
Verlags-DOI
10.1038/s41467-023-37060-4
PPN
515356743
Artikel-ID
1525

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