Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Li Runwei und Hu Benlin am Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat einen einfachen und effizienten Ansatz zur Herstellung elastischer Relaxor-Ferroelektrika über eine Thiol-En-Klickreaktion entwickelt.
Die Studie ist veröffentlicht im Tagebuch Angewandte Chemie Internationale Ausgabe.
Ferroelektrika, die innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs über eine umschaltbare spontane Polarisation verfügen, spielen in verschiedenen Anwendungen eine Schlüsselrolle, beispielsweise in nichtflüchtigen Speichern, Sensoren und Aktoren. Mit der Entwicklung tragbarer und implantierbarer elektronischer Produkte erweist sich die Elastifizierung ferroelektrischer Materialien als vielversprechende Richtung.
Die Forschungsgruppe hat eine leichte Vernetzungsmethode zur intrinsischen Elastifizierung ferroelektrischer Materialien vorgeschlagen Wissenschaft.
Durch die präzise Steuerung der Vernetzungsdichte erreichten sie Elastizität bei gleichzeitiger Minimierung der Auswirkungen struktureller Veränderungen auf die Materialkristallinität und bereiteten so ein neues interdisziplinäres Gebiet der elastischen Ferroelektrika vor. Anschließend führten sie umfangreiche Forschungen zu elastischen ferroelektrischen Materialien durch und erzielten eine Reihe relevanter Durchbrüche.
Zusätzlich zu thermische Vernetzungsmethoden Für elastische Ferroelektrika haben die Forscher eine optische Vernetzungsmethode zur Elastifizierung von Relaxor-Ferroelektrika entwickelt, die hohe elektromechanische Kopplungsreaktionen aufweisen und daher großes Potenzial für Antriebs- und Energiespeicheranwendungen haben.
Die Thiol-En-Klickreaktion wurde verwendet, um die intrinsische Elastifizierung von Relaxor-Ferroelektrika bei Raumtemperatur durch Einführung von Doppelbindungen in Poly(vinylidenfluorid-co-chlortrifluorethylen) P(VDF-CTFE) zu erreichen. Der resultierende vernetzte Film zeigte eine ausgezeichnete mechanische Belastbarkeit mit einer Bruchdehnung von 260 %.
Darüber hinaus kann die Folie nach 3.000 Zyklen bei einer Dehnung von 50 % eine Dehnungserholung von 80 % beibehalten, was eine überlegene Ermüdungsbeständigkeit aufweist und somit mit handelsüblichen Fluorkautschuken vergleichbar ist. Darüber hinaus bestätigten die Analyseergebnisse die relaxierenden ferroelektrischen Eigenschaften der elastischen Filme.
Es wurde ein vollständig elastisches ferroelektrisches Gerät mit dem elastischen ferroelektrischen Relaxorfilm als dielektrische Schicht hergestellt, das bei Dehnungen von bis zu 70 % stabile ferroelektrische Reaktionen zeigte.
Diese Arbeit bietet einen neuen Weg für die Erforschung und Innovation elastischer Ferroelektrika für flexible Elektronik.
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Bowen Li et al., Elastischer Relaxor Ferroelektrisch durch Thiol-En-Klick-Reaktion, Angewandte Chemie Internationale Ausgabe (2024). DOI: 10.1002/ange.202400511