Ученые предложили метод, придающий сегнетоэлектрикам упругое восстановление

3 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Китайской академии наук

Исследовательская группа под руководством профессора Ли Жунвэя из Нинбонского института технологии материалов и инженерии (NIMTE) Китайской академии наук (CAS) предложила метод «легкой сшивки», который придает упругое восстановление сегнетоэлектрическим материалам. Исследование было опубликовано в журнале Science.

Сегнетоэлектрические материалы очень полезны для таких приложений, как хранение и обработка данных, считывание, преобразование энергии, оптоэлектроника и т. д., что делает их весьма востребованными в мобильных телефонах, планшетах и ​​других электронных устройствах для повседневного использования.

Однако после снятия напряжения обычные сегнетоэлектрические материалы демонстрируют плохое упругое восстановление - обычно менее 2%, поэтому они имеют тенденцию быть либо хрупкими (сегнетоэлектрическая керамика), либо пластичными (сегнетоэлектрические полимеры).

Сегнетоэлектрические свойства этих материалов обусловлены главным образом их кристаллическими областями, которым не хватает собственной упругости.

Чтобы решить дилемму сегнетоэлектрического отклика и упругого восстановления, исследователи разработали точный метод «легкой сшивки».

Используя поли(винилиденфторид-трифторэтилен) в качестве матричного материала и мягкий длинноцепочечный полиэтиленоксиддиамин в качестве сшивающего агента, исследователи установили сетчатую структуру в линейных сегнетоэлектрических полимерах.

Благодаря точному контролю плотности сшивки на уровне 1–2% сшитая сегнетоэлектрическая пленка в основном имела кристаллическую структуру β-фазы и была равномерно диспергирована в сетке сшитого полимера.

Под напряжением сетчатая структура может равномерно распределять и выдерживать внешние силы, тем самым уменьшая повреждение кристаллических областей. Таким образом, эти недавно разработанные сегнетоэлектрики сочетают эластичность с относительно высокой кристалличностью. Результаты экспериментов также показали, что сшитая пленка сохраняет стабильный сегнетоэлектрический отклик и упругое восстановление даже при нагрузках до 70%.

«Основываясь на своем исследовании, — сказал профессор Сюн Ренген, всемирно известный эксперт в области сегнетоэлектриков, — Гао и др. основали новое направление исследований — упругие сегнетоэлектрики».

Подобные эластичные сегнетоэлектрики, обладающие превосходной устойчивостью к механической и сегнетоэлектрической усталости, имеют широкие перспективы применения в носимой электронике и интеллектуальном здравоохранении.

Больше информации: Лян Гао и др., Исключительно эластичный полимерный сегнетоэлектрик за счет легкой незначительной сшивки, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adh2509. www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509

Информация журнала:Наука

Предоставлено Китайской академией наук