中國科學(xué)院寧波材料所，取得一項(xiàng)“里程碑式”突破。

今天上午，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》，發(fā)布該所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)的重磅科研成果——全球率先研發(fā)出兼具彈性與鐵電性的新型高分子鐵電材料，有效解決傳統(tǒng)鐵電材料在可穿戴領(lǐng)域難以在大形變下保持穩(wěn)定性能的難題，填補(bǔ)了彈性鐵電材料領(lǐng)域的空白。

通俗地說，人在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，穿戴設(shè)備的普通部位拉伸度約是10%，肘部約是50%，而傳統(tǒng)鐵電材料的彈性應(yīng)變小于2%。但中國科學(xué)院寧波材料所研發(fā)制備的彈性鐵電材料，其拉伸率高達(dá)125%，拉伸到原來長度的2倍后，仍能保持原有的鐵電性，還能迅速復(fù)原。

這一研究成果以“Intrinsically elastic polymer ferroelectric by precise slight crosslinking”為題發(fā)布在《科學(xué)》上，中國科學(xué)院寧波材料所為第一完成單位和唯一通訊單位，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)納米學(xué)院和中國科學(xué)院寧波材料所的聯(lián)合培養(yǎng)碩士生高亮為第一作者，中國科學(xué)院寧波材料所胡本林研究員和李潤偉研究員為通訊作者。

“這個(gè)工作絕對令人驚嘆，毫無疑問是本領(lǐng)域的一個(gè)里程碑!”《科學(xué)》期刊審稿專家評價(jià)。

審稿專家認(rèn)為，在鐵電材料被發(fā)現(xiàn)后的百年歷史中，和鐵電陶瓷的不超過0.2%的拉伸應(yīng)變，到聚合物鐵電材料小于2%的彈性回復(fù)相比，這是一個(gè)突破性的工作，開辟了全新的“彈性鐵電”學(xué)科方向。

鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料，其具備高介電常數(shù)、壓電性、熱電性、電制冷性等特性，可以用在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、高精度電機(jī)、超敏感傳感器和聲納設(shè)備等電子產(chǎn)品中，也是我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)、平板電腦等電子設(shè)備中必不可少的材料之一。

中國科學(xué)院寧波材料所研究團(tuán)隊(duì)基于對鐵電材料結(jié)構(gòu)的深入研究，創(chuàng)新性地提出了“彈性鐵電”的概念，通過對材料結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和控制，實(shí)現(xiàn)了鐵電材料鐵電性與彈性的平衡，制備出在高頻大應(yīng)變下仍然具有良好鐵電響應(yīng)的彈性材料。

這種精準(zhǔn)設(shè)計(jì)的方法，被團(tuán)隊(duì)稱為“微交聯(lián)法”，也就是用微量的柔軟鏈狀聚合物，讓鐵電晶體周邊非晶的纏繞部分交聯(lián)起來，相互交織形成具有彈性的漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它可以松散地將鐵電晶體連接在一起，在外力作用時(shí)，產(chǎn)生可逆的形變來吸收外力，避免外力對結(jié)晶部分的破壞，進(jìn)而使材料在一定拉伸范圍內(nèi)依舊能夠保持穩(wěn)定的鐵電性。

“用了一個(gè)非同尋常且極其震撼的設(shè)計(jì)策略?！睂@一方法，《科學(xué)》期刊審稿專家如是評價(jià)。

“拉伸回彈性很好，穩(wěn)定性也極好，可以承受數(shù)千次的反復(fù)拉伸而鐵電性依然保持穩(wěn)定，這大大提高了可靠性和使用壽命，拓展了彈性鐵電材料的使用范圍。”胡本林說。

他認(rèn)為，彈性鐵電材料的突破性研究，為智慧醫(yī)療、智能可穿戴等領(lǐng)域的發(fā)展帶來無限想象空間。

（來源：寧波市科技局）