中国科学院寧波材料技術工程研究所の研究者Li Runwei氏率いる研究チームは、強誘電体材料に弾性回復能力を与える「軽度の架橋」方法を提案した。このブレークスルーは「弾性強誘電性」と呼ばれ、ウェアラブル電子機器やスマート医療の発展を促進することが期待されています。この研究は最近サイエンス誌に掲載されました。
強誘電体材料は、データの保存と処理、センシング、エネルギー変換、オプトエレクトロニクスなどの用途に役立ち、携帯電話、タブレット、その他日常的に使用される電子機器で非常に普及しています。しかし、従来の強誘電体材料は応力解放後の弾性回復力が低く、通常 2% 未満であるため、脆くなる (強誘電体セラミック) かプラスチックになる (強誘電体ポリマー) 傾向があります。
これらの材料の強誘電特性は主に、固有の弾性を持たない結晶領域によるものです。
強誘電応答と弾性回復という困難な問題を解決するために、研究者らは正確な「光架橋」法を開発しました。研究者らは、線状強誘電性ポリマーにネットワーク構造を確立するために、マトリックス材料としてポリフッ化ビニリデン-トリフルオロエチレンを、架橋剤として柔らかい長鎖ポリエチレンオキシドジアミンを使用しました。架橋密度を1～2%に正確に制御することにより、架橋強誘電体膜は主にβ相の結晶構造を示し、架橋ポリマーネットワーク中に均一に分散されます。
応力の作用下では、ネットワーク構造は均一に分散され、外力に耐えることができるため、結晶化領域への損傷が軽減されます。したがって、これらの新しく開発された強誘電体材料は、弾性と比較的高い結晶性を兼ね備えています。実験結果は、架橋膜が 70% もの高い歪み下でも安定した強誘電応答と弾性回復を維持できることも示しています。
「彼らの研究に基づいて、Gao Zhiqiang らは弾性強誘電性という新しい研究の方向性を確立しました。」強誘電体材料の国際的に有名な専門家であるシオン・レンゲン教授は次のように述べています。
弾性強誘電体材料は機械的疲労や強誘電体疲労に対する耐性に優れており、ウェアラブル電子機器やスマート医療分野などで幅広い応用が期待されています。