反鐵電(AFE)材料是一種重要的電介質功能材料,由相鄰的相反偶極子堆疊在一起,相互補償,在外部電場下導致宏觀尺度上的殘余極化為零。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國反鐵電(AFE)材料行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,反鐵電材料具有獨特的反平行偶極子結構、電場誘導相變行為及雙重滯回線特性,使其在高性能儲能、電致動器、電熱制冷、換能器、憶阻器、負電容晶體管、熱管理等領域展現出巨大應用價值。
電容器能量密度的上限由介電層所選用的材料決定,介電層是電容器存儲、釋放電能的主要場所。隨著AI算力提升及電子設備小型化、輕量化、集成化發展,電容器能量密度要求不斷提升,這就要求電介質材料須具備更高的能量密度和效率。反鐵電材料作為電介質材料,具有高介電常數和優異的儲能、電卡性能,應用前景廣闊。
反鐵電材料研究已有近70年的歷史,隨著研究深入,反鐵電材料體系逐漸完善,包括PbZrO3(鋯酸鉛)、PbHfO3(鉿酸鉛)、PbSnO3、NaNbO3(鈮酸鈉)、AgNbO3(鈮酸銀)、(Bi0.5Na0.5)TiO3、(Hf,Zr)O2等。但反鐵電材料在實際應用中存在一定挑戰,相比于鐵電材料,反鐵電材料應用較為局限。
PbZrO3(鋯酸鉛)是最早被認定的反鐵電材料,也是反鐵電性的典型代表,具有儲能密度優異、電熱效應巨大、光電壓高于帶隙等特點。但作為鉛基反鐵電材料,PbZrO3存在一定的毒性和環境風險,隨著環保要求日益嚴格,無鉛基反鐵電材料(如NaNbO3、AgNbO3等)受到廣泛關注。
反鐵電材料研究在不斷深入,我國相關研究單位包括西安交通大學、上海硅酸鹽所、清華大學、河南理工大學、北京大學、同濟大學等。在產業化方面,江瓷電子(蘇州)有限公司(孵化自蘇州思萃電子功能材料技術研究所)專注于高端壓電材料及器件(高性能壓電材料、反鐵電材料、透明鐵電單晶材料等)的研發與制造。
新思界
行業分析人士表示,雙重滯回線特性使反鐵電材料在電容器、換能器、致動器、晶體管、熱管理等領域展現出廣闊應用前景,其中基于反鐵電材料的電容器具有儲能密度高、放電速度快、放電電流較大等優點。反鐵電材料是國內外研究熱點,隨著相關科研成果轉化加快,反鐵電材料將實現更廣泛應用。
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