At vende et materiale på hovedet kan nogle gange gøre det blødere

Gennem den kombinerede effekt af flexoelektricitet og piezoelektricitet, forskere ved ICN2 ledet af ICREA Gustau Catalán i samarbejde med UAB har fundet ud af, at polære materialer kan gøres mere eller mindre modstandsdygtige over for buler, når de vendes på hovedet, eller når der påføres en spænding for at skifte deres polarisering. Denne forskning kan føre til 'smarte mekaniske materialer til brug i smarte belægninger og ferroelektriske hukommelser.

Prof. Gustau Catalán og hans samarbejdspartnere offentliggjorde resultaterne i Avancerede materialer . Ph.D. studerende Kumara Cordero-Edwards er hovedforfatter. Artiklen skitserer, hvordan polære krystallers fordybningssejhed kan manipuleres på en sådan måde, at krystallerne bliver nemmere eller sværere at bule fra en given retning. Dette er resultatet af interaktionen mellem den lokaliserede flexoelektriske polarisering forårsaget af den mekaniske spændingsgradient af fordybningen, sammen med den piezoelektriske polarisering, der er iboende i polære krystaller. Hvis de to polariseringer løber parallelt, den samlede polarisering vil være meget stærk.

Dette medfører højere energiomkostninger, hvilket gør selve indrykningen vanskeligere. Men hvis vi vender materialet, den flexoelektriske effekt af stødet vil virke i den modsatte retning af den spontane piezoelektriske effekt, gør total polarisering svagere og indrykning tilsvarende lettere. Derudover i tilfælde af ferroelektrik, det er ikke engang nødvendigt at vende materialet på hovedet fysisk; blot at anvende en ekstern spænding for at vende sin polære akse har samme effekt.

Disse virkninger blev observeret ikke kun i tilfælde af kraftige fordybninger og/eller perforeringer, men også for de blidere, ikke-destruktive tryk leveret af spidsen af ​​et atomkraftmikroskop. Bortset fra potentielle anvendelser i smarte belægninger med omskiftelig sejhed, disse effekter kunne en dag bruges som et middel til at læse ferroelektriske erindringer ved berøring alene.