O material ferroelétrico agora é elástico

Sede da Academia Chinesa de Ciências

imagem: Os ferroelétricos elásticos sob tensão de 70%Veja mais

Crédito: NIMTE

Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. LI Runwei do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo (NIMTE) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) propôs um método de "ligeira reticulação" que confere recuperação elástica a materiais ferroelétricos.

O estudo foi publicado na Science.

Os materiais ferroelétricos são muito úteis para aplicações como armazenamento e processamento de dados, detecção, conversão de energia e optoeletrônica, etc., tornando-os altamente desejáveis ​​em telefones celulares, tablets e outros dispositivos eletrônicos para uso diário.

Depois que a tensão é aliviada, no entanto, os materiais ferroelétricos convencionais apresentam baixa recuperação elástica - normalmente menos de 2%, tendendo assim a ser frágeis (cerâmicas ferroelétricas) ou plásticos (polímeros ferroelétricos).

As propriedades ferroelétricas desses materiais se devem principalmente às suas regiões cristalinas, que carecem de elasticidade intrínseca.

Para resolver o dilema da resposta ferroelétrica e da recuperação elástica, os pesquisadores desenvolveram um método preciso de “ligeira reticulação”.

Usando poli (fluoreto de vinilideno-trifluoroetileno) como material de matriz e óxido de polietileno diamina de cadeia longa e macia como reticulador, os pesquisadores estabeleceram uma estrutura de rede em polímeros ferroelétricos lineares.

Ao controlar com precisão a densidade de reticulação em 1–2%, o filme ferroelétrico reticulado exibiu principalmente uma estrutura cristalina de fase β e foi uniformemente disperso na rede polimérica reticulada.

Sob estresse, a estrutura da rede pode distribuir e suportar uniformemente forças externas, mitigando assim os danos às regiões cristalinas. Assim, estes ferroelétricos recentemente desenvolvidos combinam elasticidade com cristalinidade relativamente alta. Os resultados experimentais também mostraram que o filme reticulado manteve uma resposta ferroelétrica estável e recuperação elástica mesmo sob tensões de até 70%.

"Com base em seu estudo", disse o Prof. XIONG Rengen, um especialista de renome internacional em materiais ferroelétricos, "Gao et al. Estabeleceram uma nova direção de pesquisa, os ferroelétricos elásticos."

Ferroelétricos elásticos como esses, com excelente resistência à fadiga mecânica e ferroelétrica, têm amplas perspectivas de aplicação em eletrônicos vestíveis e cuidados de saúde inteligentes.

Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pelo Programa de Talentos Qianjiang da Província de Zhejiang e pela Fundação Educacional KC Wong, entre outros.

Ciência

10.1126/science.adh2509

Polímero intrinsecamente elástico ferroelétrico por reticulação leve e cara

3 de agosto de 2023

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