了解松弛剂铁电特性可能导致许多进展

根据宾夕法尼亚州和北卡罗来纳州的研究人员团队,柔性电子,致动器和换能器,储能器和传感器,储能,压电传感器和电热冷却的新基本理解可能导致柔性电子器件,致动器和传感器,储能,压电传感器和电热冷却。

清王表示,研究人员对松弛炉铁电器机制背后的理论辩论了50多年来,彭恩州的材料科学与工程教授表示。虽然松弛剂铁电器得到公认的,从根本上迷人和技术上有用的材料,其自然文章于2006年评论,他们是异质的,绝望的混乱。

没有对机制的根本理解,在设计新的松弛剂铁电材料方面取得了一点。依赖于实验和理论建模的新理解表明,聚合物中的松弛剂铁电性来自手性诱导的链构象限性。手性是许多有机材料的特征,其中分子是彼此镜像的,但不完全相同。聚合物中的松弛剂机制与针对陶瓷的机制差异不同,其松弛运动行为来自化学障碍。

“与铁电器不同,松弛器没有远程大型铁电域,但局部极地域紊乱,”王说道。 “由于诸如聚合物中的结晶,无定形和结晶 - 无定形界面,因此,松弛剂聚合物材料的研究一直挑战,例如聚合物中的结晶,无定形和结晶 - 无定形界面区域。”

在储能电容器中,松弛器可以提供比正常铁电解更高的能量密度,这具有高铁电损耗,转化为废热。此外,松弛仪可以在所施加的电场下产生较大的应变,并且能够比正常的铁电解更好的能量转换效率,这使得它们是致动器和传感器的优选材料。

宾州国家在铁电材料中具有悠久的发现历史。钢铁州电气工程教授Qiming Zhang在1998年发现了第一个放松的铁电聚合物,当他使用电子束照射铁电聚合物并发现它已成为松弛剂。张与清王也使用松弛剂聚合物在电热量效果中进行了精通发现,这允许固态冷却而不使用有毒气体,并且比常规制冷更少使用能量。

“对放松行为的新理解将为我们开辟前所未有的机会,为我们设计放松的铁电聚合物,用于一系列能量存储和转换应用,”王说。

他们的作品,“铁电聚合物的手性感诱导的松弛剂属性”今天,6月29日出现在杂志自然材料中。领先作者是王刘,王河博士学者。共同作者文汉徐和阿齐格希比伯是王群的前研究生。张平汉是王的当前研究生。 Bing Zhang是J. Berholc在北卡罗来纳州立大学的博士集团教授的研究生,文昌鲁是贝尔霍尔尔尔集团的研究助理。

美国气力办公室和美国海军研究办公室资助了这项研究。国家科学基金会为全国超级计算中心提供超级计算机时间。



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