洪恒飛 高曉靜 科技日報記者 江耘

常見於存儲器、壓電元件等領域的鐵電材料，如果獲得橡皮筋一樣的彈性，有望讓傳感器造型多變、手機更易彎曲折疊。

8月4日，國際學術期刊《科學》刊登了中國科學院寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團隊的科研成果——zaiquanqiulvxianyanfachujianjudanxinghuifuyutiedianxingdexinxinggaofenzitiediancailiao
，youxiaojiejuechuantongtiediancailiaonanyizaidaxingbianxiabaochiwendingxingnengdenanti
，tianbudanxingtiediancailiaolingyudekongbai。

傳統鐵電材料與彈性鐵電材料的區別。科研人員供圖

鐵電材料受到拉伸容易失靈

“鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料
，表麵自帶電荷，沒有外加電場時
，這些電荷處於無序狀態。”該論文通訊作者、zhongguokexueyuanningbocailiaosuohubenlinyanjiuyuanjieshao，yidanyoudianchangzuoyongzaitiediancailiaoshang
，zhexiedianhejiuhuizhongxinpailie，erqiepailiedefangshihuisuizhedianchangdebianhuaerbianhua。

ciwai，tiediancailiaohaiyoujiyinengli，jibiandianchangbuzaizuoyong，pailiehoudedianheyehuibaochiyuanlaidezhuangtaierbufashenggaibian。zhejiushidetiediancailiaojubeigaojiedianchangshu、壓電性、熱電性、電製冷性等特性，可以用在計算機存儲器
、高精度電機、超敏感傳感器和聲納設備等電子產品中，也是手機、平板電腦等電子設備中必不可少的材料之一。

近jin年nian來lai，有you關guan柔rou性xing可ke穿chuan戴dai器qi件jian的de研yan究jiu熱re度du不bu減jian，這zhe類lei器qi件jian被bei認ren為wei在zai便bian攜xie式shi移yi動dong電dian子zi設she備bei和he人ren體ti運yun動dong檢jian測ce等deng領ling域yu有you廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing。作zuo為wei製zhi造zao柔rou性xing可ke穿chuan戴dai器qi件jian的de重zhong要yao材cai料liao之zhi一yi，鐵tie電dian材cai料liao若ruo能neng實shi現xian彈dan性xing化hua
，對dui這zhe一yi產chan業ye發fa展zhan可ke起qi到dao推tui波bo助zhu瀾lan的de作zuo用yong。

“但是研究製備彈性化鐵電材料卻舉步維艱。”胡hu本ben林lin解jie釋shi說shuo，傳chuan統tong的de鐵tie電dian材cai料liao主zhu要yao為wei線xian性xing結jie構gou

，排pai列lie規gui整zheng的de部bu分fen形xing成cheng結jie晶jing區qu提ti供gong鐵tie電dian性xing，而er剩sheng餘yu的de分fen子zi鏈lian相xiang互hu纏chan繞rao在zai一yi起qi。由you於yu線xian性xing的de分fen子zi鏈lian間jian沒mei有you共gong價jia連lian接jie，一yi旦dan施shi加jia外wai力li，這zhe種zhong相xiang互hu纏chan繞rao就jiu會hui解jie開kai，進jin而er導dao致zhi結jie晶jing區qu被bei破po壞huai
，影ying響xiang其qi鐵tie電dian性xing。

該論文第一作者、中國科學技術大學納米學院和中國科學院寧波材料所的聯合培養碩士生高亮補充道

，晶體本身幾乎不具備彈性，拉伸率一般低於5%且沒有回彈能力，因此鐵電材料很難兼顧鐵電性和彈性。

“微交聯法”編織“漁網”獲得彈性

ganzhejiubunengliangtoutian？zhexiangyanjiuzhong，keyanrenyuantongguoduicailiaojiegoudejingzhunshejihekongzhi，zhibeichulezaigaopinlvdaxingbianxiarengranjuyoulianghaotiedianxiangyingdedanxingcailiao
，batalashendaoyuanlaichangdude2倍後，不但能保持原有的鐵電性，而且還能在外力撤除後迅速恢複原狀，實現了鐵電材料鐵電性與彈性的平衡。

製備彈性鐵電材料的方法被團隊稱之為“微交聯法”——用yong微wei量liang的de柔rou軟ruan鏈lian狀zhuang聚ju合he物wu，讓rang鐵tie電dian晶jing體ti周zhou邊bian非fei晶jing的de纏chan繞rao部bu分fen交jiao聯lian起qi來lai，相xiang互hu交jiao織zhi形xing成cheng具ju有you彈dan性xing的de漁yu網wang狀zhuang結jie構gou。類lei似si於yu通tong過guo化hua學xue交jiao聯lian將jiang晶jing體ti和he纏chan繞rao部bu分fen置zhi於yu“漁網”中
，製成具有良好的彈性回複能力的鐵電“橡皮筋”。

胡hu本ben林lin介jie紹shao，團tuan隊dui嚐chang試shi了le幾ji十shi種zhong材cai料liao才cai找zhao到dao合he適shi的de鏈lian狀zhuang聚ju合he物wu。這zhe種zhong漁yu網wang狀zhuang結jie構gou鬆song散san地di將jiang鐵tie電dian晶jing體ti連lian接jie在zai一yi起qi，在zai外wai力li作zuo用yong時shi，可ke以yi產chan生sheng可ke逆ni的de形xing變bian來lai吸xi收shou外wai力li，避bi免mian外wai力li對dui結jie晶jing部bu分fen的de破po壞huai，進jin而er使shi材cai料liao在zai一yi定ding拉la伸shen範fan圍wei內nei依yi舊jiu能neng夠gou保bao持chi穩wen定ding的de鐵tie電dian性xing；在外力撤銷時，這種彈性的漁網狀結構能夠回複至初始狀態。

“此外，精確控製鏈狀聚合物的用量，可以確保鐵電晶體能夠均勻地分布在交聯網絡中
，使材料在交聯後也能保持較好的鐵電響應。”胡(hu)本(ben)林(lin)說(shuo)，這(zhe)種(zhong)彈(dan)性(xing)鐵(tie)電(dian)材(cai)料(liao)可(ke)以(yi)承(cheng)受(shou)數(shu)千(qian)次(ci)的(de)反(fan)複(fu)拉(la)伸(shen)而(er)鐵(tie)電(dian)性(xing)依(yi)然(ran)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)。它(ta)在(zai)受(shou)力(li)後(hou)能(neng)夠(gou)恢(hui)複(fu)原(yuan)狀(zhuang)，避(bi)免(mian)永(yong)久(jiu)變(bian)形(xing)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)
，拓(tuo)展(zhan)了(le)使(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)。

《科學》期刊審稿人評價道，在鐵電材料被發現後的百年曆史中
，和鐵電陶瓷的不超過0.2%的拉伸應變到聚合物鐵電材料小於2%的彈性回複相比
，這是一個突破性工作，開辟了全新的“彈性鐵電”學科方向。