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什么是鐵電材料?
鐵電材料?含鐵的材料?還帶電?不不不,可不能這么理解。鐵電材料是指具有鐵電效應的一類材料。
那么問題來了,鐵電效應是用鐵來產(chǎn)生電嗎?當然不是。時光追溯到 1920 年,法國人瓦拉賽克在美國明尼蘇達大學的實驗室中辛勤探索,想要開發(fā)一種地震儀來測量地震中的震動,他想知道是否可以通過壓電晶體來實現(xiàn)這一點。這種晶體具有獨特的性質,在受到擠壓時會產(chǎn)生電信號。他手邊有的壓電材料是一種單晶物質,這種物質提取自葡萄酒,被稱為“羅息鹽”。當瓦拉賽克把這種材料的樣品放在電場中時,他 注意到出現(xiàn)了不尋常的現(xiàn)象:材料的電極化強度(內建電場)并不隨著電場的撤銷而消失,而是在電場為零時仍然保持著很大的電極化強度,而普通材料的 電極化強度則會隨著電場的撤銷而消失,這就是鐵電現(xiàn)象(圖 1)。這一現(xiàn)象 與磁性材料(鐵磁體)的磁極化性質隨著磁場強度的變化一致,唯一的不同之處在于,鐵磁體的磁極化性質演變是相對于磁場而言,而鐵電體的電極化性質 演變是相對于電場的變化。于是,研究人員把這類材料命名為“鐵電材料”。
總結下來,鐵電材料是一種絕緣性功能材料,表面自帶電荷,且有記憶功能。在外加電場的作用下,電荷可以重新排列,即使電場不再作用,排列后的電荷也會保持原狀。因此,該材料廣泛應用于計算機存儲器、高精度電機、超敏感傳感器和聲吶設備等電子產(chǎn)品中,也是我們日常使用的手機、平板電腦等電子設備中必不可少的材料之一。
研究團隊創(chuàng)新性地提出了“彈性鐵電”概念,通過對材料結構的精準設計和控制,實現(xiàn)了鐵電材料鐵電性與彈性的平衡,制備出了在高頻大應變下仍然具有良好鐵電響應的彈性材料,這種材料的拉伸率高達125%,也就是說把它拉伸到原來長度的2倍后,不但能保持原有的鐵電性,而且還能在外力撤除后迅速恢復原狀。大大提高了可靠性和使用壽命,拓展了使用范圍。
基于此,DT新材料特邀胡本林教授出席2023先進電子材料創(chuàng)新大會-前瞻論壇,分享主題報告《鐵電材料的本征彈性化》,將系統(tǒng)性的分享創(chuàng)新研究成果。
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