近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)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(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)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(lǐng)域難以在大形變下保持穩(wěn)定性能的難題，填補(bǔ)了彈性鐵電材料領(lǐng)域的空白。該研究開(kāi)辟了全新的學(xué)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(luò)狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控交聯(lián)密度在實(shí)現(xiàn)彈性化的同時(shí)，降低結(jié)構(gòu)改變對(duì)材料結(jié)晶性能的影響，開(kāi)創(chuàng)性地同時(shí)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(jī)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(xué)院合培生高亮，寧波材料所胡本林研究員和李潤(rùn)偉研究員為通訊作者。該工作得到了盧嘉錫國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)(GJTD-2020-11)、國(guó)家自然科學(xué)基金(51931011、52127803)、浙江省錢(qián)江人才計(jì)劃(ZJ-QJRC-2020-32)和浙江省尖兵領(lǐng)雁項(xiàng)目(2022C01032)等支持。
國(guó)際知名鐵電材料專家、東南大學(xué)熊仁根教授受邀在同期的Science期刊PERSPECTIVE專欄發(fā)表評(píng)論文章對(duì)成果進(jìn)行了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為這是一個(gè)突破性的工作，開(kāi)辟了“彈性鐵電”這一全新的學(xué)科，并展望了彈性鐵電材料可能的應(yīng)用場(chǎng)景和未來(lái)的發(fā)展方向。
《科學(xué)》期刊審稿人評(píng)價(jià)稱，這項(xiàng)研究工作“絕對(duì)令人驚嘆，毫無(wú)疑問(wèn)是本領(lǐng)域的一個(gè)里程碑。鑒于在彈性體和鐵電體兩個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的吸引力，本工作毫無(wú)疑問(wèn)值得發(fā)表，尤其是用了一個(gè)非同尋常且極其震撼的設(shè)計(jì)策略”。
論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院寧波材料所2023年應(yīng)屆碩士畢業(yè)生高亮介紹說(shuō)，近年來(lái)，柔性可穿戴器件在便攜式移動(dòng)電子設(shè)備和人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，受到廣泛關(guān)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?yàn)殍F電材料的鐵電性來(lái)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(méi)有回彈能力，所以鐵電性和彈性對(duì)于鐵電材料而言很難兼顧，也讓眾多科研機(jī)構(gòu)望而卻步。
高亮稱，采用最新研發(fā)的方法，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(luò)中，使材料在交聯(lián)后也能保持較好的鐵電響應(yīng)。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(fù)拉伸而鐵電性依然保持穩(wěn)定。它在受力后能夠恢復(fù)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?dòng)浾咦⒁獾�，新冠肺炎疫情期間，高亮曾與同事李詩(shī)穎在寧波材料所官網(wǎng)撰文《沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)冬不可逾越》寫(xiě)道，接到疫情管控的相關(guān)通知后，寧波材料所以最快的速度進(jìn)行出入管制，征集志愿者維護(hù)秩序，組織所內(nèi)同學(xué)有序地進(jìn)行核酸檢測(cè)，分時(shí)間段安排就餐和物資采購(gòu)，同學(xué)們也積極配合，自覺(jué)佩戴口罩，暫停聚集性活動(dòng)，每日上報(bào)行程和健康情況。與想象中最為不同的是日�？蒲�，本以為科研會(huì)被突如其來(lái)的疫情打斷，但環(huán)顧所內(nèi)，線下的組會(huì)交流更改至線上，同學(xué)們依舊按照各自的計(jì)劃進(jìn)行著實(shí)驗(yàn)，部分由于實(shí)驗(yàn)資源緊缺的同學(xué)，則選擇根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案。
文章寫(xiě)道，或許是被那些替我們負(fù)重前行的“逆行者”所激勵(lì)，同學(xué)們非但未被疫情打亂陣腳，反而更加專注于科研。因?yàn)槲覀兩钪�，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(jiān)守的人，是那些傾其所能護(hù)我們周全的人。他們?yōu)槲覀儞纹鹆艘黄�，我們又怎能虛度光�?這場(chǎng)疫情，讓我們體會(huì)到眾人齊心的力量，我們不是局外人，現(xiàn)在不是，未來(lái)更不是。
文章介紹，這場(chǎng)疫情不僅讓我們體會(huì)到人間的溫暖、大愛(ài)的無(wú)私、團(tuán)結(jié)的力量，更讓我們體會(huì)到科技發(fā)展的重要性，全場(chǎng)景智能消殺機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、防疫智能人臉測(cè)溫門(mén)禁、數(shù)字無(wú)接觸支付、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療，這些無(wú)一不展現(xiàn)著科技的力量。雖然無(wú)法前赴一線與疫情作斗爭(zhēng)，但我們所在的磁材實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出的柔性智能加熱器，被縫入了棉服，送到了堅(jiān)守在疫情防控一線的交警手中。凜冬中堅(jiān)守在路面“疫”線的交警，寒風(fēng)吹不散他們誓與疫情作斗爭(zhēng)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(diǎn)熱源、一些溫暖。
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