近日，国际著名学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）以“超介电高温储能电容器”（metadielectrics for high-temperature energy storage capacitors）为题，发表了西安锐磁电子科技有限公司创始人、西安交通大学微电子学院教授刘明团队及合作者的最新研究成果。
论文第一单位为西安交通大学微电子学院，第一作者为西安交通大学博士生陆锐，通讯作者为西安交通大学微电子学院的刘明教授、西安交通大学材料学院的马春蕊教授和武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院的沈忠慧特聘研究员。该研究得到国家自然科学基金、国家“973”项目、国家自然科学基金重大研究项目和西安交大青年拔尖人才计划等项目的资助。
介电电容器凭借超快的充放电速率和超高的功率密度，已成为电子设备和脉冲功率系统的关键部件。然而，随着功率电子转换技术朝着高频、微型化方向发展，功率密度不断提升，电容器往往会在高于200摄氏度的环境下工作，而目前主流商业薄膜电容器仅能在105摄氏度以下工作，远远达不到现代工业发展的要求，因此迫切需要开发一种在宽温范围内性能稳定且具有高储能密度的下一代介电储能电容器。
刘明教授（右一）和其磁性材料科研项目的骨干成员胡光亮（左一）在探讨交流
刘明研究团队在相场模拟指导下，构思并制备了以宽禁带HfO2为第二相、以BaHf0.17Ti0.83O3弛豫铁电为基体的自组装超介电纳米结构。实验结果表明，这种超介电结构不仅能大幅提高薄膜击穿场强，提升弛豫性，还能有效抑制高温下薄膜泄漏电流并显著降低传导损耗，将电容器的工作温度提高到400摄氏度，并在零下150摄氏度至400摄氏度的宽温度范围内，具有极高的温度稳定性。在400摄氏度时，电容器储能密度可达每立方厘米85焦耳，储能效率超过81%，且经过100万次充放电循环后，储能特性的变化率小于2%，表现出优异的高温储能特性。这项工作不仅展示了超介电在耐高温电容器中的潜在应用价值，还为设计耐高温介电电容器提供了一种通用策略。
刘明团队从事软磁材料和相关器件研发多年，成果涵盖金属磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯等系列高端软磁材料及器件，解决了我国目前95%的金属软磁粉芯高度依赖进口的问题。该材料在通信、航空航天、工业设备、电子信息等领域具有广泛的应用场景。2021年，陕西正式启动秦创原创新驱动平台建设后，他的创业梦想终于照进了现实。
西安交通大学国家技术转移中心的技术经理人主动与刘明团队对接，挖掘项目价值，帮助团队梳理商业逻辑、提供法务支持、开展投融资对接。在专业技术经理人的协助下，刘明团队的高端软磁材料项目获得沣西基金1000万元的投资，并在沣西新城注册成立西安锐磁电子科技有限公司，推动该项科技成果从“实验室”走向“生产线”。
沣西新城不仅为刘明团队引进了华为、新华等知名企业的优秀高管，补强公司的管理和销售团队，还为西安锐磁电子科技有限公司匹配了1600平方米的中试厂房和1400平方米的公司运营和实验场所。2023年3月，该企业完成两条全自动化中试生产线建设，实现了产品生产和测试验证，企业发展驶入快车道。
西安锐磁电子科技有限公司的实验室
充足的政策阳光，肥沃的科技土壤，丰沛的资金雨露，强大的人才队伍，秦创原的“热带雨林”式科创生态，让种子企业快速成长为“参天大树”。目前，西安锐磁电子科技有限公司已经完成三轮融资，总融资金额1400万元。短短两年，锐磁电子已获得13项专利，其研发的高品质电感器件产品广泛应用于新能源储能、电动汽车、5G通信、航空航天等领域，市场前景广阔。刘明欣喜地说：“秦创原良好的创业生态，给了我们科研人员充足的底气，让我对企业的发展充满了信心。”
下一步，沣西新城将全力推进创新港教育科技人才一体化发展示范区建设，充分发挥科教、人才、政策优势，不断完善“众创空间——孵化器——加速器——科技园区”全链条项目孵化育成体系，引导企业联合高校院所开展产学研合作，着力攻克制约产业发展的“卡脖子”技术，加快推进协同创新和成果落地，将更多科研成果转化为现实生产力。
来源：中国科学报、陕西日报
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