Gli scienziati propongono un metodo che conferisce un recupero elastico ai materiali ferroelettrici

3 agosto 2023

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dall'Accademia Cinese delle Scienze

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Li Runwei presso il Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha proposto un metodo di "leggera reticolazione" che conferisce recupero elastico ai materiali ferroelettrici. Lo studio è stato pubblicato su Science.

I materiali ferroelettrici sono molto utili per applicazioni quali archiviazione ed elaborazione dei dati, rilevamento, conversione di energia e optoelettronica, ecc., rendendoli altamente desiderabili nei telefoni cellulari, nei tablet e in altri dispositivi elettronici per l'uso quotidiano.

Dopo che lo stress è stato alleviato, tuttavia, i materiali ferroelettrici convenzionali mostrano uno scarso recupero elastico, in genere inferiore al 2%, quindi tendono ad essere fragili (ceramiche ferroelettriche) o plastici (polimeri ferroelettrici).

Le proprietà ferroelettriche di questi materiali sono dovute principalmente alle loro regioni cristalline, prive di elasticità intrinseca.

Per risolvere il dilemma della risposta ferroelettrica e del recupero elastico, i ricercatori hanno sviluppato un preciso metodo di "leggera reticolazione".

Utilizzando il poli(fluoruro di vinilidene-trifluoroetilene) come materiale della matrice e l'ossido di polietilene diammina a catena morbida e lunga come reticolante, i ricercatori hanno stabilito una struttura di rete nei polimeri ferroelettrici lineari.

Controllando con precisione la densità di reticolazione all'1–2%, il film ferroelettrico reticolato mostrava principalmente una struttura cristallina della fase β ed era uniformemente disperso nella rete polimerica reticolata.

Sotto stress, la struttura della rete può distribuire uniformemente e sopportare le forze esterne, mitigando così i danni alle regioni cristalline. Pertanto, questi ferroelettrici di nuova concezione combinano l'elasticità con una cristallinità relativamente elevata. I risultati sperimentali hanno anche mostrato che il film reticolato conservava una risposta ferroelettrica stabile e un recupero elastico anche sotto sollecitazioni fino al 70%.

"Sulla base del loro studio", ha affermato il Prof. Xiong Rengen, un esperto di fama internazionale di materiali ferroelettrici, "Gao et al. hanno stabilito una nuova direzione di ricerca, i ferroelettrici elastici".

I materiali ferroelettrici elastici come questi, con eccellente resistenza alla fatica meccanica e ferroelettrica, hanno ampie prospettive di applicazione nell'elettronica indossabile e nell'assistenza sanitaria intelligente.

Maggiori informazioni: Liang Gao et al, Polimero intrinsecamente elastico ferroelettrico mediante leggera reticolazione, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adh2509. www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509

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