Temuan Utama

Penelitian ini berhasil mengembangkan dan mensintesis senyawa perovskit bebas timbal Na₀.₄₅₅Bi₀.₃₇₅Ca₀.₁₇Ti₀.₉₂Nb₀.₀₈O₃ melalui metode hidrotermal sebagai pendekatan sintesis yang efektif dalam mengendalikan pembentukan fasa dan struktur kristal. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa material yang diperoleh membentuk fasa tunggal dengan struktur tetragonal berkelompok ruang P4mm, tanpa terdeteksi adanya fasa pengotor. Substitusi kation Ca²⁺ pada situs A dan Nb⁵⁺ pada situs B terbukti mempengaruhi posisi kation dalam kisi kristal serta menimbulkan distorsi oktahedra TiO₆, yang berkontribusi terhadap modifikasi sifat feroelektrik material. Perubahan struktur ini berdampak langsung pada respons polarisasi terhadap medan listrik eksternal, yang tercermin dari peningkatan karakteristik histeresis P–E yang lebih ramping dan stabil. Material menunjukkan kemampuan penyimpanan energi yang baik dengan densitas energi yang dapat dipulihkan mencapai 218,9 mJ/cm³ dan efisiensi penyimpanan energi sebesar 82,89% pada medan listrik 80 kV/cm. Temuan ini menegaskan bahwa rekayasa komposisi kation yang dikombinasikan dengan metode hidrotermal mampu menghasilkan material perovskit bebas timbal dengan kinerja penyimpanan energi yang kompetitif. Selain itu, hasil penelitian ini memberikan pemahaman mendasar mengenai hubungan antara struktur kristal, distorsi lokal, dan performa penyimpanan energi, sehingga dapat menjadi pijakan ilmiah untuk pengembangan material kapasitor dielektrik berperforma tinggi dan berkelanjutan di masa mendatang.

Potensi Manfaat

Penelitian ini berhasil mensintesis senyawa perovskit bebas timbal Na₀.₄₅₅Bi₀.₃₇₅Ca₀.₁₇Ti₀.₉₂Nb₀.₀₈O₃ menggunakan metode hidrotermal dengan fasa tunggal dan struktur kristal tetragonal P4mm. Rekayasa substitusi kation Ca²⁺ pada situs A dan Nb⁵⁺ pada situs B terbukti memicu pergeseran posisi kation dan distorsi oktahedra TiO₆, yang berperan penting dalam pembentukan sifat feroelektrik yang mendukung penyimpanan energi. Material yang dihasilkan menunjukkan performa penyimpanan energi yang baik dengan densitas energi yang dapat dipulihkan sebesar 218,9 mJ/cm³ dan efisiensi penyimpanan energi mencapai 82,89% pada medan listrik eksternal 80 kV/cm. Hasil ini menegaskan bahwa pengaturan komposisi kation dan struktur kristal melalui pendekatan hidrotermal merupakan strategi efektif untuk meningkatkan kinerja material perovskit sebagai kapasitor dielektrik berperforma tinggi dan ramah lingkungan.