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“有了彈性鐵電材料，我們的手機就離柔軟貼身可任意彎折又近了一步，不僅隨身攜帶會更加方便，甚至可以集成在衣物或者手套之上?！敝袊茖W院寧波材料技術與工程研究所研究員胡本林說。
該研究所最新發(fā)布消息顯示，其柔性磁電功能材料與器件團隊最近取得重大突破——在全球率先研發(fā)出兼具彈性與鐵電性的新型高分子鐵電材料，可有效解決傳統(tǒng)鐵電材料在可穿戴領域難以在大形變下保持穩(wěn)定性能的難題。
這項研究及應用相關成果論文，北京時間8月4日凌晨獲國際著名學術期刊《科學》在線發(fā)表。審稿人評價，這項研究工作“毫無疑問是本領域的一個里程碑。用了一個非同尋常且極其震撼的設計策略”。
另一位審稿人則認為，在鐵電材料被發(fā)現后的百年歷史中，和鐵電陶瓷的不超過0.2%的拉伸應變到聚合物鐵電材料小于2%的彈性回復相比，“這是一個突破性的工作，開辟了全新的‘彈性鐵電’學科研究方向”。
也是論文共同通訊作者的胡本林稱，鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料，有記憶能力，可用在計算機存儲器、高精度電機、超敏感傳感器和聲納設備等電子產品中，也是日常使用的手機、平板電腦等電子設備中必不可少的材料之一。
論文第一作者、中國科學院寧波材料所2023年應屆碩士畢業(yè)生高亮說，近年來，作為制造柔性可穿戴器件的重要材料之一，鐵電材料的彈性化迫在眉睫。但因為其鐵電性來源于材料中的結晶部分，但晶體拉伸率一般低于5%且無回彈能力，所以鐵電性和彈性很難兼顧，這讓眾多科研機構望而卻步。
胡本林表示，本項成果中，基于中國科學院寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團隊創(chuàng)新性提出“彈性鐵電”的概念，通過對材料結構的精準設計和控制，制備出在高頻大應變下仍然具有良好鐵電響應的彈性材料，其拉伸率高達125%，把它拉伸到原來長度的2倍后，仍保持原有的鐵電性，還能在外力撤除后迅速恢復原狀。
制備彈性鐵電材料的方法被研究團隊稱之為“微交聯法”，與傳統(tǒng)的鐵電材料主要為線性結構不同，“微交聯法”用微量的柔軟鏈狀聚合物，讓鐵電晶體周邊非晶的纏繞部分交聯起來，相互交織形成具有彈性的漁網狀結構。
高亮稱，研究團隊通過精確控制交聯劑的用量，可確保鐵電晶體均勻分布在交聯網絡中，使材料在交聯后也能保持較好的鐵電響應。這種彈性鐵電材料具有很好的拉伸回彈性及穩(wěn)定性，可承受數千次的反復拉伸而鐵電性依然保持穩(wěn)定。
論文另一共同通訊作者、中國科學院寧波材料所李潤偉研究員認為，用彈性鐵電材料做成的傳感器將更加隨和，具有更高的測量精度、更好的穿戴舒適性，將為智慧醫(yī)療、智能可穿戴等領域創(chuàng)造更廣闊的想象空間。 (記者 孫自法)
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