Thiol-en klikreaktion tilbyder en ny tilgang til fremstilling af elastiske ferroelektriske stoffer

En forskergruppe ledet af prof. Li Runwei og Hu Benlin ved Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) under det kinesiske videnskabsakademi har udviklet en nem og effektiv tilgang til fremstilling af elastisk relaxor-ferroelektrik via thiol-en-klikreaktion.

Studiet er publiceret i tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition .

Ferroelektrik, som har omskiftelig spontan polarisering inden for et bestemt temperaturområde, spiller en nøglerolle i forskellige applikationer, såsom ikke-flygtige hukommelser, sensorer og aktuatorer. Med udviklingen af ​​bærbare og implanterbare elektroniske produkter fremstår elastificeringen af ​​ferroelektriske materialer som en meget lovende retning.

Forskergruppen har foreslået en let tværbindingsmetode til den iboende elastificering af ferroelektriske materialer i Science .

Ved præcist at kontrollere tværbindingstætheden opnåede de elasticitet, mens de minimerede effekten af ​​strukturelle ændringer på materialets krystallinitet, og dermed banebrydende et nyt tværfagligt felt af elastisk ferroelektrik. Efterfølgende foretog de omfattende forskning i elastiske ferroelektriske materialer og opnåede en række relevante gennembrud.

Ud over termiske tværbindingsmetoder til elastisk ferroelektrik har forskerne udviklet en optisk tværbindingsmetode til elasticering af relaxor-ferroelektrik, som udviser høje elektromekaniske koblingsresponser og dermed har et stort potentiale for driv- og energilagringsapplikationer.

Thiol-en-klikreaktionen blev brugt til at opnå den iboende elasticering af relaxor-ferroelektriske stoffer ved stuetemperatur ved at indføre dobbeltbindinger i poly(vinylidenfluorid-co-chlortrifluorethylen) P(VDF-CTFE). Den resulterende tværbundne film udviste fremragende mekanisk elasticitet med en brudforlængelse på 260 %.

Ydermere kan filmen opretholde 80 % belastningsgenvinding efter 3.000 cyklusser ved en 50 % belastning, hvilket viser overlegen træthedsbestandighed, der kan sammenlignes med kommercielle fluorgummi. Desuden bekræftede analyseresultater de elastiske films relaxor-ferroelektriske egenskaber.

En fuldt elastisk ferroelektrisk enhed med den elastiske afslappende ferroelektriske film som det dielektriske lag blev fremstillet, som udviste stabile ferroelektriske responser under belastninger på op til 70 %.

Dette arbejde giver en ny vej til udforskning og innovation af elastisk ferroelektrik til fleksibel elektronik.

Flere oplysninger: Bowen Li et al, Elastic Relaxor Ferroelectric af Thiol-ene Click Reaction, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202400511

Journaloplysninger: Angewandte Chemie International Edition , Videnskab

Leveret af Chinese Academy of Sciences