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什么是鐵電材料？

鐵電材料？含鐵的材料？還帶電？不不不，可不能這么理解。鐵電材料是指具有鐵電效應(yīng)的一類材料。

那么問題來了，鐵電效應(yīng)是用鐵來產(chǎn)生電嗎？當(dāng)然不是。時(shí)光追溯到 1920 年，法國人瓦拉賽克在美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室中辛勤探索，想要開發(fā)一種地震儀來測(cè)量地震中的震動(dòng)，他想知道是否可以通過壓電晶體來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種晶體具有獨(dú)特的性質(zhì)，在受到擠壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。他手邊有的壓電材料是一種單晶物質(zhì)，這種物質(zhì)提取自葡萄酒，被稱為“羅息鹽”。當(dāng)瓦拉賽克把這種材料的樣品放在電場(chǎng)中時(shí)，他 注意到出現(xiàn)了不尋常的現(xiàn)象：材料的電極化強(qiáng)度（內(nèi)建電場(chǎng)）并不隨著電場(chǎng)的撤銷而消失，而是在電場(chǎng)為零時(shí)仍然保持著很大的電極化強(qiáng)度，而普通材料的 電極化強(qiáng)度則會(huì)隨著電場(chǎng)的撤銷而消失，這就是鐵電現(xiàn)象（圖 1）。這一現(xiàn)象 與磁性材料（鐵磁體）的磁極化性質(zhì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化一致，唯一的不同之處在于，鐵磁體的磁極化性質(zhì)演變是相對(duì)于磁場(chǎng)而言，而鐵電體的電極化性質(zhì) 演變是相對(duì)于電場(chǎng)的變化。于是，研究人員把這類材料命名為“鐵電材料”。

總結(jié)下來，鐵電材料是一種絕緣性功能材料，表面自帶電荷，且有記憶功能。在外加電場(chǎng)的作用下，電荷可以重新排列，即使電場(chǎng)不再作用，排列后的電荷也會(huì)保持原狀。因此，該材料廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、高精度電機(jī)、超敏感傳感器和聲吶設(shè)備等電子產(chǎn)品中，也是我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)、平板電腦等電子設(shè)備中必不可少的材料之一。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“彈性鐵電”概念，通過對(duì)材料結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和控制，實(shí)現(xiàn)了鐵電材料鐵電性與彈性的平衡，制備出了在高頻大應(yīng)變下仍然具有良好鐵電響應(yīng)的彈性材料，這種材料的拉伸率高達(dá)125%，也就是說把它拉伸到原來長度的2倍后，不但能保持原有的鐵電性，而且還能在外力撤除后迅速恢復(fù)原狀。大大提高了可靠性和使用壽命，拓展了使用范圍。

基于此，DT新材料特邀胡本林教授出席2023先進(jìn)電子材料創(chuàng)新大會(huì)-前瞻論壇，分享主題報(bào)告《鐵電材料的本征彈性化》，將系統(tǒng)性的分享創(chuàng)新研究成果。

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