Antiferoelektrični materiali za hladilne in energetske elektronske aplikacije

Edinstvene dielektrične in polarizacijske lastnosti v odvisnosti od električnega polja, naredijo antiferoelektrične materiale potencialne kandidate za uporabo kondenzatorjev z visoko energijsko gostoto. Kljub svoji edinstvenosti je na trgu le en keramičen antiferoelektrični kondenzator z visoko gostoto energije na osnovi svinca. Vzrok za to je slabo razumevanje in nepoznavanje mehanizmov in medsebojne interakcije med podmrežno polarizacijsko sklopitvijo, temperaturo in električnim poljem. Podmrežna polarizacijska sklopitev opisuje interakcije med antiparalelnima podmrežnima polarizacijama v antiferoelektriku in s tem definira lastnosti z električnim poljem induciranega faznega prehoda in spreminjanje polarizacijske ureditve v antiferoelektriku brez in ob prisotnosti električnega polja. Lastnosti antiferoelektričnega-feroelektričnega faznega prehoda pa neposredno vplivajo na dielektrični odziv in zmožnost shranjevanja energije. Na elektrokalorični odziv pa vpliva polarna ureditev, ki definira dipolarno entropijo sistema in posledično izvor inverznega/negativnega elektrokaloričnega pojava. Cilj tega projekta je raziskati vpliv antiferoelektrične polarizacijske sklopitve na funkcionalne lastnosti antiferoelektrikov. Rezultati in dognanja bodo pripomogli k boljšemu razumevanju izvora inverznega elektrokaloričnega pojava, kako tudi obnašanje dielektričnega odziva pod električnim poljem. Raziskali bomo povezavo med funkcionalnimi lastnostmi antiferroelektrikov in naravo antiferoelektričnega-feroelektričnega faznega prehoda. Ob prisotnosti električnega polja lahko fazni prehod prvega reda preide v fazni prehod drugega reda. Točka v kateri se spremeni narava faznega prehoda imenujemo kritična točka. V relaksorskih in feroelektričnih materialih je bilo pokazano da bližina kritične točke vpliva na ojačitev dielektričnega, piezoelektričnega in elektrokaloričnega odziva. Zato je tudi smotrno pričakovati, da bo kritična točka v antiferoelektičnih materialih vplivala na polarno ureditev in posledično na dielektrični odziv, elektrokalorični pojav in sposobnost shranjevanja energije. Uspešna izvedba projekta bo zagotovilo nova znanja o polarnem urejanju v antiferoelektrikih, ki so izjemnega pomena za razvoja novih kondenzatorjev z ojačenimi funkcionalnimi lastnostmi. Istočasno pa bo razvoj antiferoelektrikov omogočilo razvoj potrebnih elektronskih elementov za novo ''zeleno'' tehnologijo prihodnosti.