距手机任意弯折又近了一步！我国科研团队成功研制有弹性的铁电材料

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中国青年报客户端北京8月4日电（中青报·中青网记者 邱晨辉）试想一下，我们的手机一旦实现柔软贴身可任意弯折，不仅随身携带更加方便，还可以集成在衣物或手套之上；患者如能穿上一件带有柔性传感器、可清洗的衣服，便可随时随地监控心率、呼吸等健康信息……这些应用实现的前提是拥有弹性的铁电材料，如今我国科研团队在这方面做出重要突破。

北京时间2023年8月4日，国际学术期刊《科学》发表中国科学院宁波材料所柔性磁电功能材料与器件团队最新成果：该团队在全球率先研发出了兼具弹性恢复与铁电性的新型高分子铁电材料，有效解决传统铁电材料在可穿戴领域难以在大形变下保持稳定性能的难题，填补了弹性铁电材料领域的空白。

图为有弹性的铁电材料。中国科学院宁波材料所供图

论文通讯作者、中国科学院宁波材料所研究员胡本林介绍，铁电材料是一种神奇的绝缘性功能材料，具有记忆能力，它们能够记住之前的电场状态，即便电场不再作用，排列后的电荷也会保持原来的状态而不发生改变。这就使得铁电材料具备高介电常数、压电性、热电性、电制冷性等特性，可以用在计算机存储器、高精度电机、超敏感传感器和声纳设备等电子产品中，也是我们日常使用的手机、平板电脑等电子设备中必不可少的材料之一。

近年来，柔性可穿戴器件在便携式移动电子设备和人体运动检测等领域应用前景广阔，受到广泛关注。作为制造柔性可穿戴器件的重要材料之一，铁电材料的弹性化也迫在眉睫，但是研究制备弹性化铁电材料却举步维艰。论文通讯作者、中国科学院宁波材料所研究员李润伟介绍，这是因为铁电材料的铁电性来源于材料中的结晶部分，但晶体本身几乎不具备弹性，拉伸率一般低于5%且没有回弹能力，所以铁电性和弹性对于铁电材料而言很难兼顾，更让众多科研机构望而却步。

甘蔗真就不能两头甜吗？研究团队基于对铁电材料结构的深入研究，创新性地提出了“弹性铁电”的概念，通过对材料结构的精准设计和控制，实现了铁电材料铁电性与弹性的平衡，制备出了在高频大应变下仍然具有良好铁电响应的弹性材料，这种材料的拉伸率高达125%，也就是说把它拉伸到原来长度的2倍后，不但能保持原有的铁电性，而且还能在外力撤除后迅速恢复原状。

图为研究团队部分成员。中国科学院宁波材料所供图

论文第一作者、中国科学院宁波材料所2023年应届硕士毕业生高亮介绍，研究团队采用“微交联法”，用微量的柔软链状聚合物，让铁电晶体周边非晶的缠绕部分交联起来，相互交织形成具有弹性的渔网状结构。这种弹性铁电材料不仅具有很好的拉伸回弹性，而且具有极好的拉伸稳定性，可以承受数千次的反复拉伸而铁电性依然保持稳定。它在受力后能够恢复原状，避免永久变形，大大提高了可靠性和使用寿命，拓展了使用范围。

《科学》期刊审稿人评价称：这项工作令人惊叹，是本领域的一个里程碑，开辟了全新的“弹性铁电”学科方向。

来源：中国青年报客户端

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