近年來，人們對柔性可穿戴設備的消費日益增多，作為重要原材料之一，已經有百年歷史的鐵電材料的彈性化也迫在眉睫，但其研發(fā)過程非常艱難。因為該材料的鐵電性來源是晶體，本身幾乎不具備彈性，拉伸率低，且無回彈能力。

如何兼顧鐵電性和彈性，讓可穿戴設備更柔、更具有彈性？

針對這一難題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所胡本林研究員和李潤偉研究員等經過科研攻關，終于取得突破，將前述材料低于5%的彈性回復，提升到125%，開辟了全新的“彈性鐵電”學科方向。

8月4日，他們的研究論文在線發(fā)表在國際學術期刊《科學》（Science）上。論文標題是《精準微交聯(lián)實現本征彈性聚合物鐵電性》（Intrinsically elastic polymer ferroelectric by precise slight crosslinking）。

3日，胡本林告訴澎湃科技，鐵電材料是一種多功能材料，在某些具體應用中難以替代。比如高容量電容器，用普通材料也可以，但能量密度低；再比如換能器（聲吶、壓電噴頭，超聲成像等），必須用鐵電陶瓷。

對于柔性材料和彈性材料的區(qū)別，胡本林介紹，主要在應變范圍，“柔性一般小于5%，而且只能彎曲；而彈性的應變范圍遠大于5%，而且可以反復拉伸，當然彎曲也可以”。

鐵電材料在數據存儲和處理、傳感和能量轉換以及非線性光學和光電器件等方面有諸多應用。它被用在計算機存儲器、高精度電機、超敏感傳感器和聲吶設備等電子產品中，也是手機、平板電腦等電子設備中必不可少的材料之一。

用彈性鐵電材料做成的傳感器更加“隨和”，具有更高的測量精度、更好的穿戴舒適性，為智慧醫(yī)療、智能可穿戴等領域帶來廣闊想象空間。

研究團隊采用“微交聯(lián)法”為鐵電材料插上翅膀。通過精確控制交聯(lián)劑的用量，微量的柔軟鏈狀聚合物相互交織形成具有彈性的漁網狀結構，松散地將鐵電晶體連接在一起，并在外力作用時，產生可逆的形變，避免對結晶部分造成破壞，從而使材料在一定拉伸范圍內依舊能夠保持穩(wěn)定的鐵電性。

這種彈性鐵電材料不僅具有很好的拉伸回彈性，而且具有極好的拉伸穩(wěn)定性，可以承受數千次的反復拉伸，提高了可靠性和使用壽命，拓展了使用范圍。

期刊審稿人評價稱，這一工作采用了一個非同尋常且極其震撼的設計策略。在鐵電材料被發(fā)現后的百年歷史中，和鐵電陶瓷原本不超過0.2%的拉伸應變，以及聚合物鐵電材料原本小于2%的彈性回復相比，這是一個突破性工作。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509