铁电材料现在具有弹性
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2023-08-04 16:49:54
摘要 中国科学院宁波材料技术与工程研究所李润伟教授课题组提出了一种赋予铁电材料弹性恢复能力的轻微交联方法。该研究发表在《科学》杂志上。铁...
中国科学院宁波材料技术与工程研究所李润伟教授课题组提出了一种赋予铁电材料弹性恢复能力的“轻微交联”方法。
该研究发表在《科学》杂志上。
铁电材料在数据存储和处理、传感、能量转换和光电子等应用中非常有用，这使得它们在手机、平板电脑和其他日常使用的电子设备中非常受欢迎。
然而，在应力消除后，传统的铁电材料表现出较差的弹性恢复——通常小于2%，因此往往要么是脆性的(铁电陶瓷)，要么是塑料的(铁电聚合物)。
这些材料的铁电特性主要归因于它们缺乏内在弹性的结晶区域。
为了解决铁电响应和弹性恢复的困境，研究人员开发了一种精确的“轻微交联”方法。
通过使用聚偏氟乙烯-三氟乙烯作为基体材料和软长链聚环氧乙烷二胺作为交联剂，研究人员在线性铁电聚合物中建立了网络结构。
通过精确控制交联密度在1%~2%，交联铁电薄膜主要呈现β相晶体结构，并均匀分散在交联聚合物网络中。
在应力作用下，网络结构可以均匀分布并承受外力，从而减轻对结晶区的破坏。因此，这些新开发的铁电体将弹性与相对较高的结晶度结合在一起。实验结果还表明，即使在高达 70% 的应变下，交联薄膜仍保持稳定的铁电响应和弹性回复。
“基于他们的研究，”国际著名铁电材料专家熊仁根教授说，“高等人建立了一个新的研究方向——弹性铁电体。”
此类弹性铁电体具有优异的抗机械和铁电疲劳性能，在可穿戴电子和智能医疗领域具有广阔的应用前景。
该工作得到了国家自然科学基金委、浙江省钱江人才计划、王宽诚教育基金会等的支持。
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