今日Science：鐵電材料新突破——超彈性鐵電單晶膜研制成功！

【研究背景】

目前的金屬氧化物鐵電體材料往往彈性較差，容易產生脆性變形。這種彈性差的鐵電體無法滿足日益增長的柔性鐵電電子器件的需求。因此，研究鐵電體薄膜的彈性和柔韌性的存在、起源和極限方面對于開發柔性鐵電器件至關重要。

【研究進展】

今日，Science在線發表了一篇西安交通大學劉明教授團隊報道的關于超彈性鐵電體材料的最新研究進展。題目為“Super-elastic ferroelectric single-crystal membrane with continuous electric dipole rotation”。該研究采用無損傷剝離法合成了鈦酸鋇（BaTiO₃）鐵電薄膜。該BaTiO₃膜可以在180℃下進行折疊試驗，顯示出更高的彈性和超柔軟性。這種超柔性鐵電膜可以實現許多應用，如柔性傳感器、存儲器和電子皮膚。

【圖文簡介】

圖1 BaTiO₃薄膜的合成與表征

圖2連續和彎曲晶格的原子尺度空間分布

圖3 BaTiO₃納米帶的原位掃描電鏡彎曲試驗

圖4 300 K彎曲時BaTiO₃膜的形狀恢復

【小結】

該研究采用無損傷剝離工藝制備了鈦酸鋇（BaTiO₃）單晶鐵電薄膜。我們的BaTiO₃膜可以在180℃下進行折疊試驗，顯示出超高的彈性和超柔軟性。研究者進一步研究發現了超彈性的起源是鐵電納米疇的動態演化。高應力情況可以顯著地調節能量格局，并允許偶極子在葉和子之間連續旋轉，為了適應應變的變化，避免通常導致斷裂的高失配應力，會形成了一種新的應變傳遞帶來避免斷裂。這一現象在其它鐵電系統中也是可能存在的。這種超彈性延外延鐵電膜可以廣泛應用與柔性傳感器、存儲器和電子皮膚等領域。

文獻鏈接：Super-elastic ferroelectric single-crystal membrane with continuous electric dipole rotation, 2019, Science, DOI: 10.1126/science.aay7221.

本文由金也供稿！

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