바륨 스트론튬 티탄산염 MLC를 이용한 열-전기 변환

열에너지를 전기로 변환하는 데 초전 재료가 유망하지만, 기존의 고성능 재료는 납을 함유하여 환경 문제가 컸습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 납이 없는 바륨 스트론튬 티탄산염 다층 커패시터(Ba0.65Sr0.35Ti0.998Mn0.002O3 MLCs)를 개발했습니다. 연구팀은 Olsen 열역학 사이클을 통해 170K 온도 범위와 300kV cm-1의 인가 전계 하에서 최대 3.7 J cm-3의 에너지 밀도를 달성했습니다. 전기 변위-전기장(D-E) 루프와 단계별 온도 및 전압 제어 방식을 모두 사용하여 일관된 결과를 얻었습니다. Ba0.65Sr0.35Ti0.998Mn0.002O3 MLCs는 2차 강유전-상유전(FE-to-PE) 상전이를 보이며, 이는 인가 전계에 의해 고온으로 이동합니다. 이 특성은 저등급 폐열 회수를 위한 넓고 실용적인 온도 범위를 제공합니다. 본 연구 결과, 바륨 스트론튬 티탄산염 재료의 초전 에너지 수확 성능은 기존의 납 기반 재료(납 스칸듐 탄탈레이트의 3.6 J cm-3)와 필적하는 수준임을 확인했습니다. 이는 지속 가능한 에너지 회수 응용 분야에서 이 재료의 유망한 잠재력을 시사합니다.