能夠隨意彎曲的手機、像衣服一樣合體的可穿戴設備……中國科學院寧波材料技術與工程研究所（以下簡稱“中國科學院寧波材料所”）開發(fā)出的新材料可能讓這一切成為現實——科研人員在全球率先研發(fā)出有彈性的新型高分子鐵電材料，使傳統鐵電材料既能保持穩(wěn)定的鐵電性，又能像橡皮筋一樣有彈性。
這項研究解決了鐵電材料在可穿戴領域難以在大形變下保持穩(wěn)定性能的難題，相關論文已在學術期刊發(fā)表。有評價認為：這項工作令人驚嘆，毫無疑問是本領域的一個里程碑！……這是一個突破性工作，開辟了全新的“彈性鐵電”學科方向。
該研究的主要完成人之一、中國科學院寧波材料所研究員胡本林介紹，鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料，它的表面自帶電荷，沒有外加電場時，這些電荷處于無序狀態(tài)，一旦有電場作用在鐵電材料上，這些電荷就會重新排列，而且排列的方式會隨著電場的變化而變化。此外，鐵電材料還有記憶能力——它們能夠記住之前的電場狀態(tài)，即便電場不再作用，排列后的電荷也會保持原來的狀態(tài)而不發(fā)生改變。這使得鐵電材料具備高介電常數、壓電性、熱電性、電制冷性等特性，可以用在計算機存儲器、高精度電機、超敏感傳感器和聲納設備等電子產品中，也是我們日常使用的手機、平板電腦等電子設備中必不可少的材料之一。
鐵電材料也是制造柔性可穿戴器件的重要材料之一，但它卻有一個缺點：幾乎不具備彈性。這是因為鐵電材料的鐵電性來源于材料中的結晶部分，但晶體本身幾乎不具備彈性——要么鐵電性，要么彈性，兩者似乎不可兼得。
針對這個難題，中國科學院寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團隊基于對鐵電材料結構的深入研究，創(chuàng)新性地提出了“彈性鐵電”的概念，通過對材料結構的精準設計和控制，創(chuàng)造性地提出制備彈性鐵電材料的“微交聯法”，實現了鐵電材料鐵電性與彈性的平衡，制備出了在高頻大應變下仍然具有良好鐵電響應的彈性材料。這種材料的拉伸率高達125%——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原狀。
這項新發(fā)現有廣闊的潛在應用，用彈性鐵電材料做成的傳感器將更加隨和，具有更高的測量精度、更好的穿戴舒適性，將為智慧醫(yī)療、智能可穿戴等領域創(chuàng)造更廣闊的想象空間。
（來源：寧波市科技局）
