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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(yīng)的一類材料。
那么問題來了,鐵電效應(yīng)是用鐵來產(chǎn)生電嗎?當(dāng)然不是。時(shí)光追溯到 1920 年,法國人瓦拉賽克在美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種晶體具有獨(dú)特的性質(zhì),在受到擠壓時(shí)會產(chǎn)生電信號。他手邊有的壓電材料是一種單晶物質(zhì),這種物質(zhì)提取自葡萄酒,被稱為“羅息鹽”。當(dāng)瓦拉賽克把這種材料的樣品放在電場中時(shí),他 注意到出現(xiàn)了不尋常的現(xiàn)象:材料的電極化強(qiáng)度(內(nèi)建電場)并不隨著電場的撤銷而消失,而是在電場為零時(shí)仍然保持著很大的電極化強(qiáng)度,而普通材料的 電極化強(qiáng)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(zhì)隨著磁場強(qiáng)度的變化一致,唯一的不同之處在于,鐵磁體的磁極化性質(zhì)演變是相對于磁場而言,而鐵電體的電極化性質(zhì) 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(jié)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(yīng)用于計(jì)算機(jī)存儲器、高精度電機(jī)、超敏感傳感器和聲吶設(shè)備等電子產(chǎn)品中,也是我們?nèi)粘J褂玫氖謾C(jī)、平板電腦等電子設(shè)備中必不可少的材料之一。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“彈性鐵電”概念,通過對材料結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和控制,實(shí)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(yīng)變下仍然具有良好鐵電響應(yīng)的彈性材料,這種材料的拉伸率高達(dá)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(fù)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(jìn)電子材料創(chuàng)新大會-前瞻論壇,分享主題報(bào)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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