Genom den kombinerade effekten av flexoelektricitet och piezoelektricitet, forskare vid ICN2 under ledning av ICREA Gustau Catalán i samarbete med UAB har funnit att polära material kan göras mer eller mindre motståndskraftiga mot bucklor när de vänds upp och ner eller när en spänning appliceras för att ändra deras polarisering. Denna forskning kan leda till smarta mekaniska material för användning i smarta beläggningar och ferroelektriska minnen.

Prof. Gustau Catalán och hans medarbetare publicerade resultaten i Avancerade material . Ph.D. student Kumara Cordero-Edwards är huvudförfattare. Artikeln beskriver hur intryckningssegheten hos polära kristaller kan manipuleras på ett sådant sätt att kristallerna blir lättare eller svårare att buckla från en given riktning. Detta är resultatet av växelverkan mellan den lokaliserade flexoelektriska polarisationen som orsakas av den mekaniska spänningsgradienten i inbuktningen, tillsammans med den piezoelektriska polarisationen som är inneboende i polära kristaller. Om de två polarisationerna löper parallellt, Den totala polariseringen kommer att bli mycket stark.

Detta medför en högre energikostnad, vilket gör själva indragningen svårare. Men om vi vänder på materialet, den flexoelektriska effekten av knackningen kommer att verka i motsatt riktning till den spontana piezoelektriska effekten, vilket gör den totala polariseringen svagare och fördjupningen på motsvarande sätt lättare. Dessutom, när det gäller ferroelektrik, det är inte ens nödvändigt att fysiskt vända upp och ner på materialet; att helt enkelt applicera en extern spänning för att vända dess polära axel har samma effekt.

Dessa effekter observerades inte bara vid kraftiga fördjupningar och/eller perforeringar, men också för de mildare, oförstörande tryck som levereras av spetsen på ett atomkraftmikroskop. Bortsett från potentiella tillämpningar i smarta beläggningar med omkopplingsbar seghet, dessa effekter skulle en dag kunna användas som ett sätt att läsa ferroelektriska minnen enbart genom beröring.