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多层陶瓷电容器（MLCC）凭借超高功率密度和宽工作温度范围，已成为现代电子设备中能量存储与转换的核心组件。从智能手机、AI服务器到新能源汽车，MLCC的小型化与高容量化始终是产业升级的核心驱动力。然而，传统MLCC的能量密度长期受限，成为制约其进一步小型化的关键瓶颈。如何在同等体积下存储更多电能，同时保持高充放电效率与长期可靠性，是材料科学领域持续攻关的难题。
长期以来，钙钛矿型陶瓷在电介质储能领域占据主导地位。然而，钙钛矿材料在同时实现高储能密度与长期疲劳耐久性方面面临显著挑战。近年来，钨青铜型陶瓷凭借其独特的晶体结构、更大的结构容忍度及更宽的极化调控空间，成为极具潜力的新兴研究体系。北京邮电大学物理科学与技术学院郭丽敏教授团队联合清华大学材料科学与工程学院王晓慧教授团队，在钨青铜型陶瓷储能应用领域取得重要进展。
研究团队的核心创新在于多层包覆技术与双“芯-壳”有序结构的协同设计-。具体而言，团队在钨青铜结构Ba₁₋ₓSrₓNb₂₋ᵧTaᵧO₆（BSN）陶瓷基体中引入包覆型Ba₁₋ₓSrₓTiO₃（BST）第二相，再通过化学包覆SiO₂层，在材料内部构筑了多层“芯-壳”有序结构。微观表征验证了双“芯-壳”结构的形成：Nb元素集中于BSN晶粒核心区域，Si和Ta富集于壳层区域，形成第一层“芯-壳”结构；向外延伸为富含Sr和Ti的钙钛矿BST次级壳层，构成第二层“芯-壳”结构。这种双“芯-壳”结构在陶瓷中构建了“铁电体/弛豫铁电体/类顺电体”的多态极化体系，同时依托相晶界形成功能绝缘层并产生界面极化效应，二者协同作用显著提升了材料的击穿电场强度与极化能力。
基于该材料体系制备的陶瓷厚膜在1336 kV/cm击穿电场下，实现了21.1 J/cm³的储能密度与84.5%的储能效率。进一步结合合理的MLCC器件设计与厚度效应，制备的MLCC器件在1404 kV/cm击穿电场下实现了23.2 ± 1.2 J/cm³的储能密度与92.8 ± 0.4%的储能效率，为目前钨青铜基陶瓷及MLCC器件报道的最高水平。测试表明，该MLCC电极连续性与稳定性优异：在600 kV/cm测试场下，20~160℃范围内储能密度变化≤5%，效率稳定在97%以上；经10⁵次循环疲劳测试，储能密度与效率均无明显衰减。该研究成果以《Enhanced Energy Storage in Tungsten Bronze-Based Ferroelectrics and MLCCs via a Multi-Coating Engineering》为题，发表在国际顶级期刊Nature Communications上。
北京邮电大学毕科教授、吴永乐教授，清华大学赵培尧助理研究员、王晓慧教授为论文通讯作者；北京邮电大学郭丽敏教授、刘家铭博士、李梦晗博士为共同第一作者。23.2 J/cm³的储能密度意味着在同等体积下可存储远超传统MLCC的电能，对于AI服务器、新能源汽车电控系统、脉冲功率系统等对空间极度敏感的应用场景具有深远意义。随着钨青铜基材料体系的持续优化与产业化工艺的成熟，这一技术路径有望为MLCC行业开辟全新的材料方向。平尚科技将持续关注MLCC前沿材料技术进展，为客户提供最新的选型参考与技术洞察。
⚠️说明 本文钨青铜（TTB 四方钨青铜）基 MLCC 属于新型介质方向科研样品，暂未实现商业化量产，市面无法采购该类贴片元器件；文中对比配图为原理结构示意图，并非实物实拍。本文内容仅作行业科普参考，不构成任何元器件选型、采购建议。
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