中國科研機構7日聯(lián)合在國際學術期刊《科學》(Science)上發(fā)表研究文章，對外宣布聯(lián)合創(chuàng)製出無疲勞鐵電材料，有望實現(xiàn)存儲器無限次數(shù)擦寫。
題為「Developing fatigue-resistant ferroelectrics using interlayer sliding switching」（利用層間滑移翻轉機制開發(fā)抗疲勞鐵電材料）的研究文章由中國科學院寧波材料技術與工程研究所（以下簡稱「寧波材料所」）柔性磁電功能材料與器件團隊聯(lián)合電子科技大學、復旦大學相關團隊發(fā)表。
據介紹，該研究基於二維滑移鐵電機制，創(chuàng)製了一種無疲勞的鐵電材料，為解決鐵電材料的疲勞問題提供了全新途徑。
鐵電材料是一種常見的功能材料，因其晶體中正負電荷中心不重合，產生電偶極矩，從而具有自發(fā)電極化的性質，並能被外場所調控，小到打火機、麥克風、耳機、存儲器等，大到驅動器、能量轉換器、濾波器、制動器、減震器等都離不開鐵電材料，它也是航空動力診斷設備、火星巖石鑽孔器等尖端領域必不可少的材料之一。
「傳統(tǒng)鐵電材料會產生疲勞，即隨著極化翻轉次數(shù)的增加，鐵電材料極化會減小而導致其性能衰減，最終引發(fā)器件失效故障。」據該文章共同第一作者、中國科學院寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團隊副研究員何日介紹，在全球範圍內，鐵電材料的疲勞失效是各種電子設備出現(xiàn)故障的主要原因之一。
針對這一問題，何日與團隊研究員鍾志誠通過理論計算預言了滑移鐵電具有抗疲勞特性，並聯(lián)合電子科技大學、復旦大學相關團隊基於滑移鐵電機制，製備出了無疲勞的二維層狀滑移鐵電材料。
研究發(fā)現(xiàn)，在400萬次循環(huán)電場翻轉極化以後，電學曲線測量表明，鐵電極化並沒有發(fā)生任何衰減，抗疲勞性能明顯優(yōu)於傳統(tǒng)離子型鐵電材料。
這意味著，以存儲器為例，使用傳統(tǒng)離子型鐵電材料（例如鋯鈦鉛PZT）的存儲器一般可讀寫幾萬次，而使用新型二維層狀滑移鐵電材料的存儲器則無讀寫次數(shù)限制。
何日說：「因此對於深海探測或航空航天重大裝備領域而言，無疲勞的新型二維層狀滑移鐵電材料可極大提升設備可靠性，降低維護成本。」（林波）
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