Сегнетоэлектрический материал теперь эластичен

Штаб-квартира Китайской академии наук

изображение: Упругие сегнетоэлектрики при деформации 70%посмотреть больше

1 кредит

Исследовательская группа под руководством профессора Л.И. Жунвея 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 длинноцепной 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 СЮНГ 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.

Эта работа была поддержана, среди прочего, Национальным фондом естественных наук Китая, Программой талантов Цяньцзян провинции Чжэцзян и Образовательным фондом К.С. Вонга.

Наука

10.1126/science.adh2509

Внутренне эластичный полимерный сегнетоэлектрик за счет легкой легкой сшивки.

3 августа 2023 г.

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность пресс-релизов, публикуемых на EurekAlert! содействующими учреждениями или за использование любой информации через систему EurekAlert.