今日Science：铁电材料新突破——超弹性铁电单晶膜研制成功！

【研究背景】

目前的金属氧化物铁电体材料往往弹性较差，容易产生脆性变形。这种弹性差的铁电体无法满足日益增长的柔性铁电电子器件的需求。因此，研究铁电体薄膜的弹性和柔韧性的存在、起源和极限方面对于开发柔性铁电器件至关重要。

【研究进展】

今日，Science在线发表了一篇西安交通大学刘明教授团队报道的关于超弹性铁电体材料的最新研究进展。题目为“Super-elastic ferroelectric single-crystal membrane with continuous electric dipole rotation”。该研究采用无损伤剥离法合成了钛酸钡（BaTiO₃）铁电薄膜。该BaTiO₃膜可以在180℃下进行折叠试验，显示出更高的弹性和超柔软性。这种超柔性铁电膜可以实现许多应用，如柔性传感器、存储器和电子皮肤。

【图文简介】

图1 BaTiO₃薄膜的合成与表征

图2连续和弯曲晶格的原子尺度空间分布

图3 BaTiO₃纳米带的原位扫描电镜弯曲试验

图4 300 K弯曲时BaTiO₃膜的形状恢复

【小结】

该研究采用无损伤剥离工艺制备了钛酸钡（BaTiO₃）单晶铁电薄膜。我们的BaTiO₃膜可以在180℃下进行折叠试验，显示出超高的弹性和超柔软性。研究者进一步研究发现了超弹性的起源是铁电纳米畴的动态演化。高应力情况可以显著地调节能量格局，并允许偶极子在叶和子之间连续旋转，为了适应应变的变化，避免通常导致断裂的高失配应力，会形成了一种新的应变传递带来避免断裂。这一现象在其它铁电系统中也是可能存在的。这种超弹性延外延铁电膜可以广泛应用与柔性传感器、存储器和电子皮肤等领域。

文献链接：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！