近日，中國科學(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)隊在國際學(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)，通過精準(zhǔn)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(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偉研究員為通訊作者。該工作得到了盧嘉錫國際合作團(tuán)隊(GJTD-2020-11)、國家自然科學(xué)基金(51931011、52127803)、浙江省錢江人才計劃(ZJ-QJRC-2020-32)和浙江省尖兵領(lǐng)雁項目(2022C01032)等支持。
國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)表評論文章對成果進(jìn)行了高度評價，認(rèn)為這是一個突破性的工作，開辟了“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)用場景和未來的發(fā)展方向。
《科學(xué)》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(lǐng)域的一個里程碑。鑒于在彈性體和鐵電體兩個領(lǐng)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(shè)計策略”。
論文第一作者、中國科學(xué)院寧波材料所2023年應(yīng)屆碩士畢業(yè)生高亮介紹說，近年來，柔性可穿戴器件在便攜式移動電子設(shè)備和人體運動檢測等領(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(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(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(yán)冬不可逾越》寫道，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，分時間段安排就餐和物資采購，同學(xué)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�，本以為科研會被突如其來的疫情打斷，但環(huán)顧所內(nèi)，線下的組會交流更改至線上，同學(xué)們依舊按照各自的計劃進(jìn)行著實驗，部分由于實驗資源緊缺的同學(xué)，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(fù)重前行的“逆行者”所激勵，同學(xué)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(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(tuán)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(jī)器人、無人機(jī)、防疫智能人臉測溫門禁、數(shù)字無接觸支付、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)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(fēng)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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