El material ferroeléctrico ahora es elástico.

Sede de la Academia China de Ciencias

Imagen: Los ferroeléctricos elásticos bajo una tensión del 70%.ver más

Crédito: NIMTE

Un grupo de investigación dirigido por el profesor LI Runwei en el Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha propuesto un método de "ligera reticulación" que imparte recuperación elástica a los materiales ferroeléctricos.

El estudio fue publicado en Science.

Los materiales ferroeléctricos son muy útiles para aplicaciones como almacenamiento y procesamiento de datos, detección, conversión de energía y optoelectrónica, etc., lo que los hace muy deseables en teléfonos móviles, tabletas y otros dispositivos electrónicos de uso diario.

Sin embargo, una vez que se alivia la tensión, los materiales ferroeléctricos convencionales exhiben una recuperación elástica deficiente, generalmente menos del 2%, por lo que tienden a ser quebradizos (cerámicas ferroeléctricas) o plásticos (polímeros ferroeléctricos).

Las propiedades ferroeléctricas de estos materiales se deben principalmente a sus regiones cristalinas, que carecen de elasticidad intrínseca.

Para resolver el dilema de la respuesta ferroeléctrica y la recuperación elástica, los investigadores desarrollaron un método preciso de "ligera reticulación".

Utilizando poli(fluoruro de vinilideno-trifluoroetileno) como material de matriz y óxido de polietileno diamina de cadena larga suave como reticulante, los investigadores establecieron una estructura de red en polímeros ferroeléctricos lineales.

Al controlar con precisión la densidad de reticulación al 1-2%, la película ferroeléctrica reticulada exhibió principalmente una estructura cristalina de fase β y se dispersó uniformemente en la red de polímero reticulado.

Bajo tensión, la estructura de la red puede distribuir y soportar fuerzas externas de manera uniforme, mitigando así el daño a las regiones cristalinas. Por tanto, estos ferroeléctricos recientemente desarrollados combinan elasticidad con una cristalinidad relativamente alta. Los resultados experimentales también mostraron que la película reticulada conservaba una respuesta ferroeléctrica estable y una recuperación elástica incluso bajo tensiones de hasta el 70%.

"Basándose en su estudio", afirmó el profesor XIONG Rengen, un experto de renombre internacional en materiales ferroeléctricos, "Gao et al. han establecido una nueva dirección de investigación: los ferroeléctricos elásticos".

Los ferroeléctricos elásticos como estos, con una excelente resistencia a la fatiga mecánica y ferroeléctrica, tienen amplias perspectivas de aplicación en electrónica portátil y atención médica inteligente.

Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Programa de Talento Qianjiang de la provincia de Zhejiang y la Fundación Educativa KC Wong, entre otros.

Ciencia

10.1126/ciencia.adh2509

Polímero ferroeléctrico intrínsecamente elástico gracias a una ligera reticulación y precio.

3-ago-2023

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