通过弱耦合弛豫器设计，在Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3基陶瓷中实现了卓越的能量密度和硬度

无铅陶瓷介电材料通过引入BNT成分构建动态极纳米区域（PNRs），实现高功率密度（133 MW/cm3）、超快放电（79.9 ns）和优异能量存储性能（10.6 J/cm3，87%效率）。优化后的BNT20陶瓷兼具高击穿强度（710 kV/cm）和低晶粒尺寸（0.57 μm），其结构特性显著提升温度稳定性与储能效率。

　　

无铅陶瓷基介电电容器由于其高功率密度和快速的充放电特性，在脉冲功率能量存储应用中展现出巨大的潜力。在这项研究中，通过在(1 ? x)[0.92Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.1Ti_0.9O₃–0.08Bi(Zn_2/3Ta_1/3O₃]-xBi_0.5Na_0.5TiO_{30.5Na0.5TiO3（BNT），成功制备出了具有高度动态极性的纳米区域（PNRs）。Bi的6s轨道与O的2p轨道的杂化作用增强了陶瓷的极化能力，使得极化差（ΔP）达到约47.8 μC/cm^?2。此外，由于BNT和Ta的掺杂浓度较高，BNTx弛豫铁电体具有较高的体电阻率、亚微米级的晶粒尺寸（约0.57 μm）以及宽的带隙特性，从而显著提高了击穿强度（Eb约为710 kV/cm^?1）。无论是体材料还是晶界处的电活性区域，都表现出相似的特性，这表明材料的电微观结构均匀且具有内在的电阻性，对维持高电阻率起到了重要作用。通过成分优化，掺杂20% BNT的BCZT基弛豫铁电陶瓷（BNT20）达到了约8.608 GPa的维氏硬度，并展现了出色的能量存储性能：可恢复能量密度（W_rec）约为10.6 J/cm^?3，能量效率（η）高达约87%。值得注意的是，稳定的PNRs显著提升了介电常数和能量存储性能的温度及频率稳定性。BNT20陶瓷还具有高电流密度（C_D约为1108.3 A/cm^?2）、高功率密度（P_D约为132.99 MW/cm^?3）以及超快的放电速度（t0.9约为79.9 ns），这些特性使其在脉冲功率系统中的应用前景十分广阔。}