我國科學(xué)家打造出有彈性的鐵電材料
近日,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所(以下簡稱“中國科學(xué)院寧波材料所”)柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊在全球率先研發(fā)出了兼具彈性回復(fù)與鐵電性的新型高分子鐵電材料,有效解決了傳統(tǒng)鐵電材料在可穿戴領(lǐng)域難以在大形變下保持穩(wěn)定性能的難題,填補(bǔ)了彈性鐵電材料領(lǐng)域的空白。相關(guān)論文于8月4日在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。 ![]() 鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料,它的表面自帶電荷,沒有外加電場時,這些電荷處于無序狀態(tài),一旦有電場作用在鐵電材料上,這些電荷就會重新排列,而且排列的方式會隨著電場的變化而變化。此外,鐵電材料還有記憶能力。它們能夠記住之前的電場狀態(tài),即便電場不再作用,排列后的電荷也會保持原來的狀態(tài)而不發(fā)生改變。這就使得鐵電材料具備高介電常數(shù)、壓電性、熱電性、電制冷性等特性,可以用在計算機(jī)存儲器、高精度電機(jī)、超敏感傳感器和聲納設(shè)備等電子產(chǎn)品中,也是我們?nèi)粘J褂玫?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=手機(jī)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_9">手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備中必不可少的材料之一。 近年來,柔性可穿戴器件在便攜式移動電子設(shè)備和人體運動檢測等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊,受到了廣泛的研究。作為制造柔性可穿戴器件的重要材料之一,鐵電材料的彈性化也迫在眉睫,但是研究制備彈性化鐵電材料卻舉步維艱。這是因為鐵電材料的鐵電性來源于材料中的結(jié)晶部分,但晶體本身幾乎不具備彈性,拉伸率一般低于5%且沒有回彈能力,所以鐵電性和彈性對于鐵電材料而言很難兼顧,更讓眾多科研機(jī)構(gòu)望而卻步。 甘蔗真就不能兩頭甜嗎?中國科學(xué)院寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊基于對鐵電材料結(jié)構(gòu)的深入研究,創(chuàng)新性地提出了“彈性鐵電”的概念,通過對材料結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計和控制,實現(xiàn)了鐵電材料鐵電性與彈性的平衡,制備出了在高頻大應(yīng)變下仍然具有良好鐵電響應(yīng)的彈性材料,這種材料的拉伸率高達(dá)125%,也就是說把它拉伸到原來長度的2倍后,不但能保持原有的鐵電性,而且還能在外力撤除后迅速恢復(fù)原狀。 |