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什么是铁电材料?
铁电材料?含铁的材料?还带电?不不不,可不能这么理解。铁电材料是指具有铁电效应的一类材料。
那么问题来了,铁电效应是用铁来产生电吗?当然不是。时光追溯到 1920 年,法国人瓦拉赛克在美国明尼苏达大学的实验室中辛勤探索,想要开发一种地震仪来测量地震中的震动,他想知道是否可以通过压电晶体来实现这一点。这种晶体具有独特的性质,在受到挤压时会产生电信号。他手边有的压电材料是一种单晶物质,这种物质提取自葡萄酒,被称为“罗息盐”。当瓦拉赛克把这种材料的样品放在电场中时,他 注意到出现了不寻常的现象:材料的电极化强度(内建电场)并不随着电场的撤销而消失,而是在电场为零时仍然保持着很大的电极化强度,而普通材料的 电极化强度则会随着电场的撤销而消失,这就是铁电现象(图 1)。这一现象 与磁性材料(铁磁体)的磁极化性质随着磁场强度的变化一致,唯一的不同之处在于,铁磁体的磁极化性质演变是相对于磁场而言,而铁电体的电极化性质 演变是相对于电场的变化。于是,研究人员把这类材料命名为“铁电材料”。
总结下来,铁电材料是一种绝缘性功能材料,表面自带电荷,且有记忆功能。在外加电场的作用下,电荷可以重新排列,即使电场不再作用,排列后的电荷也会保持原状。因此,该材料广泛应用于计算机存储器、高精度电机、超敏感传感器和声呐设备等电子产品中,也是我们日常使用的手机、平板电脑等电子设备中必不可少的材料之一。
研究团队创新性地提出了“弹性铁电”概念,通过对材料结构的精准设计和控制,实现了铁电材料铁电性与弹性的平衡,制备出了在高频大应变下仍然具有良好铁电响应的弹性材料,这种材料的拉伸率高达125%,也就是说把它拉伸到原来长度的2倍后,不但能保持原有的铁电性,而且还能在外力撤除后迅速恢复原状。大大提高了可靠性和使用寿命,拓展了使用范围。
基于此,DT新材料特邀胡本林教授出席2023先进电子材料创新大会-前瞻论坛,分享主题报告《铁电材料的本征弹性化》,将系统性的分享创新研究成果。
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