近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所官方網(wǎng)站發(fā)布消息，該所柔性磁電功能材料與器件團隊在國際學術雜志《Science》上發(fā)表了題為“Intrinsically elastic polymer ferroelectric by precise slight crosslinking”的研究文章(DOI：10.1126/science.adh2509)。
文章顯示，該所在全球率先研發(fā)出兼具彈性與鐵電性的新型高分子鐵電材料，可有效解決傳統(tǒng)鐵電材料在可穿戴領域難以在大形變下保持穩(wěn)定性能的難題，填補了彈性鐵電材料領域的空白。該研究開辟了全新的學科方向——彈性鐵電材料，并提出了一種鐵電材料的本征彈性化方法，即采用微交聯(lián)法使鐵電聚合物從線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡狀結(jié)構(gòu)，通過精準調(diào)控交聯(lián)密度在實現(xiàn)彈性化的同時，降低結(jié)構(gòu)改變對材料結(jié)晶性能的影響，開創(chuàng)性地同時將彈性與鐵電性賦予同一材料。基于此創(chuàng)制了一種兼具彈性與鐵電性，且具有較好的耐機械疲勞和鐵電疲勞性能的彈性鐵電聚合物。
寧波材料所方面介紹，本論文的第一作者為寧波材料所和中科大納米學院合培生高亮，寧波材料所胡本林研究員和李潤偉研究員為通訊作者。該工作得到了盧嘉錫國際合作團隊(GJTD-2020-11)、國家自然科學基金(51931011、52127803)、浙江省錢江人才計劃(ZJ-QJRC-2020-32)和浙江省尖兵領雁項目(2022C01032)等支持。
國際知名鐵電材料專家、東南大學熊仁根教授受邀在同期的Science期刊PERSPECTIVE專欄發(fā)表評論文章對成果進行了高度評價，認為這是一個突破性的工作，開辟了“彈性鐵電”這一全新的學科，并展望了彈性鐵電材料可能的應用場景和未來的發(fā)展方向。
《科學》期刊審稿人評價稱，這項研究工作“絕對令人驚嘆，毫無疑問是本領域的一個里程碑。鑒于在彈性體和鐵電體兩個領域都有廣泛的吸引力，本工作毫無疑問值得發(fā)表，尤其是用了一個非同尋常且極其震撼的設計策略”。
論文第一作者、中國科學院寧波材料所2023年應屆碩士畢業(yè)生高亮介紹說，近年來，柔性可穿戴器件在便攜式移動電子設備和人體運動檢測等領域應用前景廣闊，受到廣泛關注和研究。作為制造柔性可穿戴器件的重要材料之一，鐵電材料的彈性化也迫在眉睫，但是研究制備彈性化鐵電材料卻舉步維艱。這是因為鐵電材料的鐵電性來源于材料中的結(jié)晶部分，但晶體本身幾乎不具備彈性，拉伸率一般低于5%且沒有回彈能力，所以鐵電性和彈性對于鐵電材料而言很難兼顧，也讓眾多科研機構(gòu)望而卻步。
高亮稱，采用最新研發(fā)的方法，研究團隊通過精確控制交聯(lián)劑的用量，可以確保鐵電晶體能夠均勻地分布在交聯(lián)網(wǎng)絡中，使材料在交聯(lián)后也能保持較好的鐵電響應。這種彈性鐵電材料不僅具有很好的拉伸回彈性，而且具有極好的拉伸穩(wěn)定性，可以承受數(shù)千次的反復拉伸而鐵電性依然保持穩(wěn)定。它在受力后能夠恢復原狀，避免永久變形，從而大大提高可靠性和使用壽命，并拓展使用范圍。
澎湃新聞記者注意到，新冠肺炎疫情期間，高亮曾與同事李詩穎在寧波材料所官網(wǎng)撰文《沒有一個嚴冬不可逾越》寫道，接到疫情管控的相關通知后，寧波材料所以最快的速度進行出入管制，征集志愿者維護秩序，組織所內(nèi)同學有序地進行核酸檢測，分時間段安排就餐和物資采購，同學們也積極配合，自覺佩戴口罩，暫停聚集性活動，每日上報行程和健康情況。與想象中最為不同的是日�？蒲校疽詾榭蒲袝煌蝗缙鋪淼囊咔榇驍�，但環(huán)顧所內(nèi)，線下的組會交流更改至線上，同學們依舊按照各自的計劃進行著實驗，部分由于實驗資源緊缺的同學，則選擇根據(jù)實際情況調(diào)整實驗方案。
文章寫道，或許是被那些替我們負重前行的“逆行者”所激勵，同學們非但未被疫情打亂陣腳，反而更加專注于科研。因為我們深知，讓我們身處疫情之中卻如此心安的，是那些在我們看不到的角落默默堅守的人，是那些傾其所能護我們周全的人。他們?yōu)槲覀儞纹鹆艘黄欤覀冇衷跄芴摱裙怅?這場疫情，讓我們體會到眾人齊心的力量，我們不是局外人，現(xiàn)在不是，未來更不是。
文章介紹，這場疫情不僅讓我們體會到人間的溫暖、大愛的無私、團結(jié)的力量，更讓我們體會到科技發(fā)展的重要性，全場景智能消殺機器人、無人機、防疫智能人臉測溫門禁、數(shù)字無接觸支付、遠程辦公、遠程教育、遠程醫(yī)療，這些無一不展現(xiàn)著科技的力量。雖然無法前赴一線與疫情作斗爭，但我們所在的磁材實驗室研發(fā)出的柔性智能加熱器，被縫入了棉服，送到了堅守在疫情防控一線的交警手中。凜冬中堅守在路面“疫”線的交警，寒風吹不散他們誓與疫情作斗爭的決心，加熱棉服猶如一件盔甲，雖幫不上大忙，但起碼可以為他們提供一點熱源、一些溫暖。
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