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图1.弛豫铁电中超顺电态设计及其介电、极化、储能性质的相场模拟
团队设计制备了一系列Sm掺杂BiFeO3-BaTiO3（Sm-BFBT）的弛豫铁电薄膜(厚度约0.6μm) ， 通过Sm离子引入的局域化学、结构和电学异质性 ， 降低相变温度 ， 获得满足实际应用需求的室温超顺电态（图2） 。 宽温区二阶非线性光学（SHG）探测和高分辨扫描透射电子显微镜（STEM）等手段 ， 证明了室温超顺电薄膜中仍保持若干个晶胞大小的极性电畴结构和畴间耦合（图3） 。 由此 ， 在成分优化的室温超顺电薄膜中获得损耗的显著抑制 ， 并保持了较高的极化 ， 从而实现了152 J/cm3的高储能密度和优异的储能效率（&90% @3.5 MV/cm; &77% @5.2 MV/cm） 。 同时 ， 薄膜表现出优异的充放电循环可靠性（一亿次循环后性能衰减小于5%） ， 在-100－150oC温度范围内亦保持性能稳定 。
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图2. Sm-BFBT超顺电薄膜的介电、极化和储能性能
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图3. SHG和STEM手段探究超顺电的微观结构机理
相关成果以“超顺电态弛豫铁电中的超高储能密度”（Ultrahigh energy storage insuperparaelectric relaxor ferroelectrics）为题 ， 于10月1日在线发表于国际著名期刊《科学》（Science）上 。 清华大学材料学院已毕业博士生潘豪和2017级博士生蓝顺为文章共同第一作者 ， 林元华教授、南策文院士及中科院物理所金奎娟研究员为文章共同通讯作者 。 论文重要合作者包括北京理工大学黄厚兵研究员 ， 宾夕法尼亚州立大学陈龙庆教授 ， 中科院物理所谷林研究员、张庆华研究员、郭尔佳研究员 ， 剑桥大学朱迪丝·麦克马努斯-德里斯科尔（Judith L. MacManus-Driscoll）教授 ， 南洋理工大学王骁助理教授 ， 清华大学材料学院易迪助理教授、孟繁琦博士、刘亦谦博士等相关人员 。 本工作获得了国家自然科学基金委基础科学中心项目等的资助 。
航院王兵团队在体相纳米气泡
稳定机制研究上取得新进展
体相纳米气泡具有尺寸小、比表面积大、表面负载电荷等独特物理性质 ， 其在工业清洁、物质转化、医学成像、医疗健康、污水治理以及农业生产等领域有广阔的应用前景 ， 近年来备受学术界、工业界和医学界的关注 。 虽然纳米气泡在各个领域的应用取得快速进展 ， 并且成效显著 ， 但国际上始终没有一种理论能够对它的稳定性机制给出完美解释 。 清华大学航院王兵团队首次报道了几纳米至百纳米尺度体相纳米气泡的分子动力学模拟结果 ， 揭示了气泡内部及气液界面特性 ， 提出并检验了一种纳米气泡稳定性判据理论 。
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