Investigadores han desarrollado un nuevo método para mejorar la densidad de energía almacenada en condensadores cerámicos multicapa, un avance crucial para la electrónica de potencia. El estudio, publicado en Nature, se centra en la regulación de la entropía polar, un concepto que describe el desorden de los dipolos eléctricos dentro de un material ferroeléctrico. Al controlar este desorden, los científicos lograron aumentar significativamente la cantidad de energía que estos dispositivos pueden almacenar y liberar eficientemente.

La clave del éxito reside en la ingeniería de materiales de bronce de tungsteno, específicamente el niobato de bario y estroncio (SBN), con una estructura multicapa. Mediante un proceso de modulación de la composición, se crearon interfaces internas que actúan como barreras para la propagación de dominios ferroeléctricos. Estas barreras permiten una mayor densidad de dipolos reversibles, lo que se traduce en una mayor capacidad de almacenamiento de energía. El control preciso de la entropía polar en estas interfaces reduce las pérdidas de energía durante la carga y descarga.

Los resultados muestran una densidad de energía de 115 julios por centímetro cúbico (J/cm³) con una eficiencia del 90% a 500 MV/m, un valor notablemente superior a los condensadores cerámicos convencionales. Este avance tiene implicaciones significativas para aplicaciones que requieren alta densidad de potencia y miniaturización, como convertidores de potencia para vehículos eléctricos, dispositivos de almacenamiento de energía pulsada y electrónica de consumo de próxima generación. La capacidad de regular la entropía polar ofrece una nueva vía para el diseño de materiales dieléctricos de alto rendimiento.