Une équipe de recherche a développé une approche de « légère réticulation », améliorant l’élasticité des matériaux ferroélectriques. Cette avancée, appelée « ferroélectrique élastique », offre des avancées potentielles dans les domaines de l’électronique portable et des soins de santé intelligents.
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Li Runwei de l’Institut de technologie et d’ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une méthode de « légère réticulation » qui confère une récupération élastique aux matériaux ferroélectriques.
L’étude a été récemment publiée dans la revue Science.
Importance des matériaux ferroélectriques
Les matériaux ferroélectriques sont très utiles pour des applications telles que le stockage et le traitement de données, la détection, la conversion d’énergie et l’optoélectronique, etc., ce qui les rend hautement recherchés dans les téléphones mobiles, les tablettes et autres appareils électroniques destinés à un usage quotidien.
Cependant, une fois les contraintes relâchées, les matériaux ferroélectriques conventionnels présentent une faible récupération élastique, généralement inférieure à 2 %, et ont donc tendance à être soit fragiles (céramiques ferroélectriques), soit plastiques (polymères ferroélectriques).
Les ferroélectriques élastiques sous déformation à 70%. Crédit : NIMTE
Les propriétés ferroélectriques de ces matériaux sont principalement dues à leurs régions cristallines, dépourvues d’élasticité intrinsèque.
La solution « Légère réticulation »
Pour résoudre le dilemme de la réponse ferroélectrique et de la récupération élastique, les chercheurs ont développé une méthode précise de « légère réticulation ».
En utilisant du poly (fluorure de vinylidène – trifluoroéthylène) comme matériau de matrice et de l’oxyde de polyéthylène diamine à longue chaîne souple comme agent de réticulation, les chercheurs ont établi une structure de réseau dans des polymères ferroélectriques linéaires.
En contrôlant avec précision la densité de réticulation entre 1 et 2 %, le film ferroélectrique réticulé présentait principalement une structure cristalline en phase β et était uniformément dispersé dans le réseau polymère réticulé.
Sous contrainte, la structure du réseau peut répartir et supporter uniformément les forces externes, atténuant ainsi les dommages causés aux régions cristallines. Ainsi, ces ferroélectriques nouvellement développés combinent élasticité et cristallinité relativement élevée. Les résultats expérimentaux ont également montré que le film réticulé conservait une réponse ferroélectrique stable et une récupération élastique même sous des contraintes allant jusqu’à 70 %.
Points de vue d’experts
« Sur la base de leur étude », a déclaré le professeur XIONG Rengen, un expert de renommée internationale en matériaux ferroélectriques, « Gao et coll. ont établi une nouvelle direction de recherche, les ferroélectriques élastiques.
Les ferroélectriques élastiques tels que ceux-ci, dotés d’une excellente résistance à la fatigue mécanique et ferroélectrique, ont de larges perspectives d’application dans l’électronique portable et les soins de santé intelligents.
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le programme de talents Qianjiang de la province du Zhejiang et la Fondation pour l’éducation KC Wong, entre autres.
