微电容器网络技术实现的超薄铁电陶瓷多重弛豫效应，用于高性能电磁吸收与智能传感

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Microcapacitor-Network-Enabled multiple relaxation in ultrathin ferroelectric ceramics for high-performance electromagnetic absorption and intelligent sensing

　　

摘要

铁电材料由于具有内在的自发极化特性，在电磁（EM）吸收方面具有巨大潜力。然而，在薄膜结构中实现高效吸收受到单一主导松弛机制的严重限制。本文提出了一种微电容网络策略，能够协同激活铁电材料中的多种松弛途径，从而在超薄厚度下实现高效电磁吸收。所展示的一种“枣饼”结构的铁电复合陶瓷采用了集成的La_0.7Sr_0.3MnO₃-BiFeO₃-La_0.7Sr_0.3MnO₃（LSMO-BFO-LSMO）微电容网络。该微电容在电磁激励下调控界面极化电荷的动态积累与补偿，从而产生瞬态偶极子，显著增强界面极化强度。同时，通过界面离子扩散调控的BFO铁电畴增强了其对电磁波的固有极化响应，进一步强化了微电容驱动的界面极化效果。得益于LSMO调谐的连续微电容网络对这种协同效应的放大作用，优化的BFO/LSMO2复合材料在1.2–1.6毫米的超薄厚度范围内展现出优异的吸收性能，平均反射损耗（RL）为-33.9分贝，1.3毫米时的最小反射损耗为-65.8分贝。此外，由这种复合材料制成的电磁超材料在整个X波段内实现了全频段吸收。值得注意的是，利用其显著的厚度敏感性，还验证了一种智能压力传感阵列，可用于快速监测和响应电池安全状况。本研究为高性能集成多功能电磁材料和器件建立了一种新的范式。

图形摘要

在BFO/LSMO陶瓷中建立了一种由微电容引导的机制。界面电荷积累与畴工程铁电性的协同耦合突破了单一松弛机制的瓶颈，实现了高性能的超薄电磁吸收和智能压力传感。

此图像的替代文本可能是通过人工智能生成的。

铁电材料由于具有内在的自发极化特性，在电磁（EM）吸收方面具有巨大潜力。然而，在薄膜结构中实现高效吸收受到单一主导松弛机制的严重限制。本文提出了一种微电容网络策略，能够协同激活铁电材料中的多种松弛途径，从而在超薄厚度下实现高效电磁吸收。所展示的一种“枣饼”结构的铁电复合陶瓷采用了集成的La_0.7Sr_0.3MnO₃-BiFeO₃-La_0.7Sr_0.3MnO₃（LSMO-BFO-LSMO）微电容网络。该微电容在电磁激励下调控界面极化电荷的动态积累与补偿，从而产生瞬态偶极子，显著增强界面极化强度。同时，通过界面离子扩散调控的BFO铁电畴增强了其对电磁波的固有极化响应，进一步强化了微电容驱动的界面极化效果。得益于LSMO调谐的连续微电容网络对这种协同效应的放大作用，优化的BFO/LSMO2复合材料在1.2–1.6毫米的超薄厚度范围内展现出优异的吸收性能，平均反射损耗（RL）为-33.9分贝，1.3毫米时的最小反射损耗为-65.8分贝。此外，由这种复合材料制成的电磁超材料在整个X波段内实现了全频段吸收。值得注意的是，利用其显著的厚度敏感性，还验证了一种智能压力传感阵列，可用于快速监测和响应电池安全状况。本研究为高性能集成多功能电磁材料和器件建立了一种新的范式。

图形摘要

在BFO/LSMO陶瓷中建立了一种由微电容引导的机制。界面电荷积累与畴工程铁电性的协同耦合突破了单一松弛机制的瓶颈，实现了高性能的超薄电磁吸收和智能压力传感。

此图像的替代文本可能是通过人工智能生成的。