Forskere foreslår en metode, der giver elastisk genvinding til ferroelektriske materialer

En forskergruppe ledet af prof. Li Runwei ved Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har foreslået en "let tværbindingsmetode", der giver elastisk gendannelse til ferroelektriske materialer. Undersøgelsen blev offentliggjort i Science .

Ferroelektriske materialer er meget anvendelige til applikationer såsom datalagring og -behandling, sensing, energikonvertering og optoelektronik osv., hvilket gør dem meget ønskværdige i mobiltelefoner, tablets og andre elektroniske enheder til daglig brug.

Efter aflastning af spænding udviser konventionelle ferroelektriske materialer imidlertid dårlig elastisk genvinding - typisk mindre end 2%, og har således tendens til at være enten sprøde (ferroelektriske keramik) eller plastiske (ferroelektriske polymerer).

De ferroelektriske egenskaber af disse materialer skyldes hovedsageligt deres krystallinske områder, som mangler iboende elasticitet.

For at løse dilemmaet med ferroelektrisk respons og elastisk genopretning udviklede forskerne en præcis "let tværbindingsmetode".

Ved at bruge poly(vinylidenfluorid-trifluorethylen) som matrixmateriale og blød langkædet polyethylenoxiddiamin som tværbinder etablerede forskerne en netværksstruktur i lineære ferroelektriske polymerer.

Ved præcist at kontrollere tværbindingstætheden ved 1-2 % udviste den tværbundne ferroelektriske film hovedsageligt en β-fase krystallinsk struktur og var ensartet spredt i det tværbundne polymernetværk.

Under stress kan netværksstrukturen fordele sig jævnt og bære eksterne kræfter og derved mindske skader på de krystallinske områder. Disse nyudviklede ferroelektriske stoffer kombinerer således elasticitet med relativt høj krystallinitet. Eksperimentelle resultater viste også, at den tværbundne film bibeholdt en stabil ferroelektrisk respons og elastisk genopretning selv under belastninger op til 70 %.

"Baseret på deres undersøgelse," sagde prof. Xiong Rengen, en internationalt kendt ekspert i ferroelektriske materialer, "har Gao et al. etableret en ny forskningsretning, elastisk ferroelektrik."

Elastiske ferroelektriske stoffer som disse, med fremragende modstandsdygtighed over for mekanisk og ferroelektrisk træthed, har brede anvendelsesmuligheder inden for bærbar elektronik og smart sundhedspleje.

Flere oplysninger: Liang Gao et al., Iboende elastisk polymer ferroelektrisk ved pris let tværbinding, Science (2023). DOI:10.1126/science.adh2509. www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af Chinese Academy of Sciences