En forskargrupp ledd av Prof. Li Runwei vid Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har föreslagit en "lätt tvärbindningsmetod" som ger elastisk återhämtning till ferroelektriska material. Studien publicerades i Science .
Ferroelektriska material är mycket användbara för applikationer som datalagring och bearbetning, avkänning, energiomvandling och optoelektronik, etc., vilket gör dem mycket önskvärda i mobiltelefoner, surfplattor och andra elektroniska enheter för dagligt bruk.
Efter att påfrestningen avlastats uppvisar emellertid konventionella ferroelektriska material dålig elastisk återhämtning – vanligtvis mindre än 2 %, och tenderar därför att vara antingen spröda (ferroelektriska keramer) eller plastiska (ferroelektriska polymerer).
De ferroelektriska egenskaperna hos dessa material beror främst på deras kristallina områden, som saknar inneboende elasticitet.
För att lösa dilemmat med ferroelektrisk respons och elastisk återhämtning utvecklade forskarna en exakt "lätt tvärbindningsmetod".
Genom att använda poly(vinylidenfluorid-trifluoretylen) som matrismaterial och mjuk långkedjig polyetylenoxiddiamin som tvärbindare etablerade forskarna en nätverksstruktur i linjära ferroelektriska polymerer.
Genom att exakt kontrollera tvärbindningsdensiteten vid 1–2 % uppvisade den tvärbundna ferroelektriska filmen huvudsakligen en kristallin p-fasstruktur och var likformigt dispergerad i det tvärbundna polymernätverket.
Under stress kan nätverksstrukturen fördela jämnt och bära externa krafter, och därigenom mildra skador på de kristallina områdena. Således kombinerar dessa nyutvecklade ferroelektriska komponenter elasticitet med relativt hög kristallinitet. Experimentella resultat visade också att den tvärbundna filmen bibehöll en stabil ferroelektrisk respons och elastisk återhämtning även under spänningar upp till 70 %.
"Baserat på deras studie", säger professor Xiong Rengen, en internationellt känd expert på ferroelektriska material, "har Gao et al. etablerat en ny forskningsriktning, elastisk ferroelektrik."
Elastisk ferroelektrisk utrustning som dessa, med utmärkt motståndskraft mot mekanisk och ferroelektrisk utmattning, har breda användningsmöjligheter inom bärbar elektronik och smart hälsovård.
Mer information: Liang Gao et al, Intrinsically elastic polymer ferrolectric by pricise small cross-linking, Science (2023). DOI:10.1126/science.adh2509. www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509
Journalinformation: Vetenskap
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
