En forskargrupp ledd av Prof. Li Runwei och Hu Benlin vid Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) vid den kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat ett enkelt och effektivt tillvägagångssätt för att tillverka elastisk relaxerande ferroelektrik via tiolen-klickreaktion.
Studien är publicerad i tidskriften Angewandte Chemie International Edition .
Ferroelektrik, som har omkopplingsbar spontan polarisation inom ett visst temperaturområde, spelar en nyckelroll i olika applikationer, såsom icke-flyktiga minnen, sensorer och ställdon. Med utvecklingen av bärbara och implanterbara elektroniska produkter framträder elastifieringen av ferroelektriska material som en mycket lovande riktning.
Forskargruppen har föreslagit en lätt tvärbindningsmetod för den inneboende elastifieringen av ferroelektriska material inom vetenskap .
Genom att exakt kontrollera tvärbindningstätheten uppnådde de elasticitet samtidigt som de minimerade effekten av strukturella förändringar på materialets kristallinitet, vilket banade väg för ett nytt tvärvetenskapligt område av elastisk ferroelektrik. Därefter genomförde de omfattande forskning om elastiska ferroelektriska material och uppnådde ett antal relevanta genombrott.
Förutom termiska tvärbindningsmetoder för elastisk ferroelektrik har forskarna utvecklat en optisk tvärbindningsmetod för elasticering av relaxor-ferroelektrik, som uppvisar höga elektromekaniska kopplingssvar och därmed har stor potential för drivning och energilagringstillämpningar.
Tiol-en-klickreaktionen användes för att uppnå den inneboende elasticeringen av relaxor-ferroelektrik vid rumstemperatur genom att införa dubbelbindningar i poly(vinylidenfluorid-samklortrifluoreten) P(VDF-CTFE). Den resulterande tvärbundna filmen uppvisade utmärkt mekanisk elasticitet, med en brottförlängning på 260 %.
Vidare kan filmen bibehålla 80 % töjningsåterhämtning efter 3 000 cykler vid 50 % töjning, vilket visar överlägsen utmattningsbeständighet som är jämförbar med kommersiella fluorgummi. Dessutom verifierade analysresultat de elastiska ferroelektriska egenskaperna hos de elastiska filmerna.
En helt elastisk ferroelektrisk anordning med den elastiska relaxerande ferroelektriska filmen som det dielektriska skiktet tillverkades, som uppvisade stabila ferroelektriska svar under spänningar upp till 70 %.
Detta arbete ger en ny väg för utforskning och innovation av elastisk ferroelektrik för flexibel elektronik.
Mer information: Bowen Li et al, Elastic Relaxor Ferroelectric av Thiol‐ene Click Reaction, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202400511
Journalinformation: Angewandte Chemie International Edition , Vetenskap
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
