近日，我校资源环境与材料学院罗能能教授团队在电介质陶瓷材料领域取得新进展，成功开发出兼具高储能密度和高温度稳定性的复合电介质陶瓷，并研制出多层陶瓷电容器（MLCCs）。相关研究成果以“Ordered Heterogeneous Interfaces Enable Temperature-Insensitive and Ultrahigh-Energy-Storage Multilayer Ceramic Capacitors”为题，发表在Advanced Materials。资源环境与材料学院博士研究生何霞凤为第一作者，罗能能为论文通讯作者，武汉理工大学教授沈忠慧、哈尔滨工业大学教授王大伟和香港城市大学教授张树君为共同通讯作者。合作单位还包括山东大学、湘潭大学、香港理工大学、华中科技大学以及清华大学。

随着器件微型化、集成化、以及高温（尤其是超过150℃）工作稳定性的需求日益迫切，开发兼具高能量存储密度与优异热稳定性的介质材料已成为关键挑战。在这一背景下，同时提高MLCCs的储能密度和热稳定性，成为当前该领域的研究重点。

为解决该难题，罗能能教授团队提出一种全新策略：在无铅弛豫铁电基体中嵌入平行排列的Al₂O₃片状模板，构建大量有序排列的异质界面。在强电场和高温条件下，这种有序异质界面能有效抑制电荷注入和传输，显著降低电导率与能量损耗，从而实现高击穿强度与高热稳定性。基于该结构，复合块体陶瓷的击穿强度和储能密度分别提高2.6倍和2.2倍，储能密度在20℃-160℃的变化率从~10%降低至~2%。值得注意的是，以该电介质材料制备的MLCCs的击穿强度高达1140 kVcm^-1，储能密度达16.0 J cm^-3。此外，该MLCCs在20℃-160℃的宽温范围内表现出优异的热稳定性，性能波动幅度不超过3%。这些结果表明，有序异质界面工程在开发兼具高热稳定性和高储能密度的材料方面具有重要潜力。

图.该研究设计的具有Al₂O₃片的复合电介质多层陶瓷电容器和储能性能

该研究得到国家自然科学基金、广西杰出青年科学基金、广西科学技术发展专项基金和广西八桂青年人才培养计划等项目的支持。