离子导体由于在氧化物类电化学和能量器件中的广泛应用,引起了人们的极大关注。然而,所开发的体系的离子电导率仍然很低,不能满足低温应用的要求。
在这项研究中,北京科技大学Shiqing Deng,Jun Chen通过开发紧急相间应变工程方法,在 SrZrO3-xMgO 纳米复合薄膜中实现了巨大的离子电导率,比目前广泛使用的氧化钇稳定氧化锆在 673 K 以下高出一个数量级以上。
文章要点
1)原子电子显微镜研究将这种优异的离子电导率归因于具有相干界面的周期性排列良好的 SrZrO3 和 MgO 纳米柱。其中,在SrZrO3中引入了+1.7%的拉伸应变,使c晶格膨胀,使氧八面体发生畸变,从而降低了氧迁移能。
2)结合理论评估,阐明了应变依赖的氧迁移路径和能量,并揭示了应变调谐离子电导率的机制。该研究为通过应变工程改善宽范围离子导体的性能提供了新的思路。
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Chuanrui Huo, et al, Colossal Ionic Conductivity in Interphase Strain-Engineered Nanocomposite Films, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c01298
https://doi.org/10.1021/jacs.3c01298