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李潤偉（中）、胡本林（左）與高亮在實(shí)驗(yàn)室。 寧波材料所供圖

■本報(bào)記者 張楠

鐵電材料，可能很多人對這個名詞并不熟悉，但從名字不難看出這是一種比較堅(jiān)硬、結(jié)實(shí)的材料。

這種感覺沒有錯，不過，科研人員一直在打破一些常規(guī)認(rèn)知。如今，他們使鐵電材料不僅像橡皮筋一樣柔軟，還能在反復(fù)拉伸后保持良好的回彈性。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（以下簡稱寧波材料所）作為第一完成單位和通訊單位完成的成果——通過精確微交聯(lián)法制備本征彈性聚合物鐵電體，8月4日在線發(fā)表于《科學(xué)》，展示了鐵電材料彈性化制備研究取得的突破性進(jìn)展。審稿人認(rèn)為這是里程碑式的貢獻(xiàn)。

神奇的絕緣性功能材料

鐵電材料鮮為人知，就連論文第一作者、寧波材料所2023年應(yīng)屆碩士畢業(yè)生高亮，也是在備考研究生時才第一次接觸它。

但事實(shí)上，這種材料應(yīng)用十分廣泛，比如觸屏手機(jī)中用來將觸壓轉(zhuǎn)變成電信號的壓電膜就是鐵電材料。而打火機(jī)中用壓電陶瓷制成的打火石，是這種材料更早期的應(yīng)用，它可以把受到的力學(xué)壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榱咔Х碾妷海瑥亩查g擊穿空氣，產(chǎn)生火花。

“鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料。”高亮向《中國科學(xué)報(bào)》介紹，它表面自帶無序電荷，一旦有電場作用其上，這些電荷就會隨電場的變化而變化。即便電場不再作用，排好隊(duì)的電荷也會保持原狀態(tài)而不發(fā)生改變。

同時，由于能靈敏感知微小的位移、壓力、脈搏、呼吸等信號變化，鐵電材料成為制造柔性可穿戴設(shè)備的重要材料之一，其彈性制備迫在眉睫。然而，科研人員在彈性制備過程中舉步維艱。因?yàn)閷τ阼F電材料而言，鐵電性和彈性很難兼顧。鐵電材料的鐵電性來源于材料中的結(jié)晶部分，而晶體本身幾乎不具備彈性，拉伸率一般低于5%，且沒有回彈能力。

甘蔗就不能兩頭甜嗎？

一雙彈性化的翅膀

高亮在兩位通訊作者——寧波材料所研究員胡本林和李潤偉指導(dǎo)下，提出了“微交聯(lián)法”制備策略。

研究團(tuán)隊(duì)用微量的柔軟鏈狀聚合物，讓鐵電晶體周邊非晶的纏繞部分交聯(lián)起來，相互交織形成具有彈性的漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

通過精確控制交聯(lián)劑的用量，可以確保鐵電晶體均勻地分布在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，使材料在交聯(lián)后也能保持較好的鐵電響應(yīng)。

這種漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松散地將鐵電晶體連接在一起。外力作用時，可以產(chǎn)生可逆的形變吸收外力，并在達(dá)到125%的拉伸率時依舊保持穩(wěn)定的鐵電性。這種漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)像橡皮筋一樣柔軟且有彈性，當(dāng)外力消除時，能夠迅速恢復(fù)原狀。

這種彈性鐵電材料在承受數(shù)千次的反復(fù)拉伸后，依然保持穩(wěn)定的鐵電性，大大提高了該材料的可靠性和使用壽命，擴(kuò)大了使用范圍。微交聯(lián)法為鐵電材料插上了一雙彈性化的翅膀。

胡本林介紹，彈性鐵電材料制成的傳感器更加“隨和”，具有更高的測量精度、更好的穿戴舒適性，將給智慧醫(yī)療、智能可穿戴等領(lǐng)域帶來更廣闊的想象空間。

腦卒中患者如果穿上帶有柔性傳感器的可清洗的衣服，就可以隨時隨地監(jiān)控心率、呼吸等健康信息。手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備應(yīng)用該材料，則離柔軟、貼身、可任意彎折又近了一步。

開辟全新學(xué)科方向

《科學(xué)》審稿人認(rèn)為，在鐵電材料被發(fā)現(xiàn)后的百年歷史中，鐵電陶瓷拉伸應(yīng)變不超過0.2%，聚合物鐵電材料也只有小于2%的彈性回復(fù)。與這些相比，該成果具有突破性，開辟了全新的“彈性鐵電”學(xué)科方向。

胡本林告訴《中國科學(xué)報(bào)》，自跟隨李潤偉讀研究生起，他就一直希望攻克“彈性鐵電”的制備難題。他將這個課題交給了自己第一批碩士研究生。高亮申領(lǐng)了這個課題。

這個課題需要的科研能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般碩士研究生的能力儲備。但胡本林認(rèn)為，一方面要培養(yǎng)高水平科研人才，另一方面高亮又享受探索鉆研的過程，那就不必區(qū)分碩士生、博士生。

盡管遇到不少困難，整整一年沒有獲得真正有用的數(shù)據(jù)，高亮卻始終充滿信心。“胡老師一開始就跟我說，這個課題不是簡單的碩士生課題，還有很多延伸的地方，我做好了要做5到10年的心理準(zhǔn)備。”

6月初，相關(guān)研究論文被《科學(xué)》編輯部接收。不過，這篇文章沒能幫助高亮趕上胡本林的博士生招生。

目前她以研究助理的角色，在寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)繼續(xù)此前的課題研究。“只要能繼續(xù)做科研，什么身份都沒關(guān)系。我享受鉆研的過程。更何況，只要有成績，早晚會有你的位置。”

李潤偉（中）、胡本林（左）與高亮在實(shí)驗(yàn)室。 寧波材料所供圖

■本報(bào)記者 張楠

鐵電材料，可能很多人對這個名詞并不熟悉，但從名字不難看出這是一種比較堅(jiān)硬、結(jié)實(shí)的材料。

這種感覺沒有錯，不過，科研人員一直在打破一些常規(guī)認(rèn)知。如今，他們使鐵電材料不僅像橡皮筋一樣柔軟，還能在反復(fù)拉伸后保持良好的回彈性。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（以下簡稱寧波材料所）作為第一完成單位和通訊單位完成的成果——通過精確微交聯(lián)法制備本征彈性聚合物鐵電體，8月4日在線發(fā)表于《科學(xué)》，展示了鐵電材料彈性化制備研究取得的突破性進(jìn)展。審稿人認(rèn)為這是里程碑式的貢獻(xiàn)。

神奇的絕緣性功能材料

鐵電材料鮮為人知，就連論文第一作者、寧波材料所2023年應(yīng)屆碩士畢業(yè)生高亮，也是在備考研究生時才第一次接觸它。

但事實(shí)上，這種材料應(yīng)用十分廣泛，比如觸屏手機(jī)中用來將觸壓轉(zhuǎn)變成電信號的壓電膜就是鐵電材料。而打火機(jī)中用壓電陶瓷制成的打火石，是這種材料更早期的應(yīng)用，它可以把受到的力學(xué)壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榱咔Х碾妷海瑥亩查g擊穿空氣，產(chǎn)生火花。

“鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料。”高亮向《中國科學(xué)報(bào)》介紹，它表面自帶無序電荷，一旦有電場作用其上，這些電荷就會隨電場的變化而變化。即便電場不再作用，排好隊(duì)的電荷也會保持原狀態(tài)而不發(fā)生改變。

同時，由于能靈敏感知微小的位移、壓力、脈搏、呼吸等信號變化，鐵電材料成為制造柔性可穿戴設(shè)備的重要材料之一，其彈性制備迫在眉睫。然而，科研人員在彈性制備過程中舉步維艱。因?yàn)閷τ阼F電材料而言，鐵電性和彈性很難兼顧。鐵電材料的鐵電性來源于材料中的結(jié)晶部分，而晶體本身幾乎不具備彈性，拉伸率一般低于5%，且沒有回彈能力。

甘蔗就不能兩頭甜嗎？

一雙彈性化的翅膀

高亮在兩位通訊作者——寧波材料所研究員胡本林和李潤偉指導(dǎo)下，提出了“微交聯(lián)法”制備策略。

研究團(tuán)隊(duì)用微量的柔軟鏈狀聚合物，讓鐵電晶體周邊非晶的纏繞部分交聯(lián)起來，相互交織形成具有彈性的漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

通過精確控制交聯(lián)劑的用量，可以確保鐵電晶體均勻地分布在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，使材料在交聯(lián)后也能保持較好的鐵電響應(yīng)。

這種漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松散地將鐵電晶體連接在一起。外力作用時，可以產(chǎn)生可逆的形變吸收外力，并在達(dá)到125%的拉伸率時依舊保持穩(wěn)定的鐵電性。這種漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)像橡皮筋一樣柔軟且有彈性，當(dāng)外力消除時，能夠迅速恢復(fù)原狀。

這種彈性鐵電材料在承受數(shù)千次的反復(fù)拉伸后，依然保持穩(wěn)定的鐵電性，大大提高了該材料的可靠性和使用壽命，擴(kuò)大了使用范圍。微交聯(lián)法為鐵電材料插上了一雙彈性化的翅膀。

胡本林介紹，彈性鐵電材料制成的傳感器更加“隨和”，具有更高的測量精度、更好的穿戴舒適性，將給智慧醫(yī)療、智能可穿戴等領(lǐng)域帶來更廣闊的想象空間。

腦卒中患者如果穿上帶有柔性傳感器的可清洗的衣服，就可以隨時隨地監(jiān)控心率、呼吸等健康信息。手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備應(yīng)用該材料，則離柔軟、貼身、可任意彎折又近了一步。

開辟全新學(xué)科方向

《科學(xué)》審稿人認(rèn)為，在鐵電材料被發(fā)現(xiàn)后的百年歷史中，鐵電陶瓷拉伸應(yīng)變不超過0.2%，聚合物鐵電材料也只有小于2%的彈性回復(fù)。與這些相比，該成果具有突破性，開辟了全新的“彈性鐵電”學(xué)科方向。

胡本林告訴《中國科學(xué)報(bào)》，自跟隨李潤偉讀研究生起，他就一直希望攻克“彈性鐵電”的制備難題。他將這個課題交給了自己第一批碩士研究生。高亮申領(lǐng)了這個課題。

這個課題需要的科研能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般碩士研究生的能力儲備。但胡本林認(rèn)為，一方面要培養(yǎng)高水平科研人才，另一方面高亮又享受探索鉆研的過程，那就不必區(qū)分碩士生、博士生。

盡管遇到不少困難，整整一年沒有獲得真正有用的數(shù)據(jù)，高亮卻始終充滿信心。“胡老師一開始就跟我說，這個課題不是簡單的碩士生課題，還有很多延伸的地方，我做好了要做5到10年的心理準(zhǔn)備。”

6月初，相關(guān)研究論文被《科學(xué)》編輯部接收。不過，這篇文章沒能幫助高亮趕上胡本林的博士生招生。

目前她以研究助理的角色，在寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)繼續(xù)此前的課題研究。“只要能繼續(xù)做科研，什么身份都沒關(guān)系。我享受鉆研的過程。更何況，只要有成績，早晚會有你的位置。”

李潤偉（中）、胡本林（左）與高亮在實(shí)驗(yàn)室。 寧波材料所供圖

■本報(bào)記者 張楠

鐵電材料，可能很多人對這個名詞并不熟悉，但從名字不難看出這是一種比較堅(jiān)硬、結(jié)實(shí)的材料。

這種感覺沒有錯，不過，科研人員一直在打破一些常規(guī)認(rèn)知。如今，他們使鐵電材料不僅像橡皮筋一樣柔軟，還能在反復(fù)拉伸后保持良好的回彈性。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（以下簡稱寧波材料所）作為第一完成單位和通訊單位完成的成果——通過精確微交聯(lián)法制備本征彈性聚合物鐵電體，8月4日在線發(fā)表于《科學(xué)》，展示了鐵電材料彈性化制備研究取得的突破性進(jìn)展。審稿人認(rèn)為這是里程碑式的貢獻(xiàn)。

神奇的絕緣性功能材料

鐵電材料鮮為人知，就連論文第一作者、寧波材料所2023年應(yīng)屆碩士畢業(yè)生高亮，也是在備考研究生時才第一次接觸它。

但事實(shí)上，這種材料應(yīng)用十分廣泛，比如觸屏手機(jī)中用來將觸壓轉(zhuǎn)變成電信號的壓電膜就是鐵電材料。而打火機(jī)中用壓電陶瓷制成的打火石，是這種材料更早期的應(yīng)用，它可以把受到的力學(xué)壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榱咔Х碾妷海瑥亩查g擊穿空氣，產(chǎn)生火花。

“鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料。”高亮向《中國科學(xué)報(bào)》介紹，它表面自帶無序電荷，一旦有電場作用其上，這些電荷就會隨電場的變化而變化。即便電場不再作用，排好隊(duì)的電荷也會保持原狀態(tài)而不發(fā)生改變。

同時，由于能靈敏感知微小的位移、壓力、脈搏、呼吸等信號變化，鐵電材料成為制造柔性可穿戴設(shè)備的重要材料之一，其彈性制備迫在眉睫。然而，科研人員在彈性制備過程中舉步維艱。因?yàn)閷τ阼F電材料而言，鐵電性和彈性很難兼顧。鐵電材料的鐵電性來源于材料中的結(jié)晶部分，而晶體本身幾乎不具備彈性，拉伸率一般低于5%，且沒有回彈能力。

甘蔗就不能兩頭甜嗎？

一雙彈性化的翅膀

高亮在兩位通訊作者——寧波材料所研究員胡本林和李潤偉指導(dǎo)下，提出了“微交聯(lián)法”制備策略。

研究團(tuán)隊(duì)用微量的柔軟鏈狀聚合物，讓鐵電晶體周邊非晶的纏繞部分交聯(lián)起來，相互交織形成具有彈性的漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

通過精確控制交聯(lián)劑的用量，可以確保鐵電晶體均勻地分布在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，使材料在交聯(lián)后也能保持較好的鐵電響應(yīng)。

這種漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松散地將鐵電晶體連接在一起。外力作用時，可以產(chǎn)生可逆的形變吸收外力，并在達(dá)到125%的拉伸率時依舊保持穩(wěn)定的鐵電性。這種漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)像橡皮筋一樣柔軟且有彈性，當(dāng)外力消除時，能夠迅速恢復(fù)原狀。

這種彈性鐵電材料在承受數(shù)千次的反復(fù)拉伸后，依然保持穩(wěn)定的鐵電性，大大提高了該材料的可靠性和使用壽命，擴(kuò)大了使用范圍。微交聯(lián)法為鐵電材料插上了一雙彈性化的翅膀。

胡本林介紹，彈性鐵電材料制成的傳感器更加“隨和”，具有更高的測量精度、更好的穿戴舒適性，將給智慧醫(yī)療、智能可穿戴等領(lǐng)域帶來更廣闊的想象空間。

腦卒中患者如果穿上帶有柔性傳感器的可清洗的衣服，就可以隨時隨地監(jiān)控心率、呼吸等健康信息。手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備應(yīng)用該材料，則離柔軟、貼身、可任意彎折又近了一步。

開辟全新學(xué)科方向

《科學(xué)》審稿人認(rèn)為，在鐵電材料被發(fā)現(xiàn)后的百年歷史中，鐵電陶瓷拉伸應(yīng)變不超過0.2%，聚合物鐵電材料也只有小于2%的彈性回復(fù)。與這些相比，該成果具有突破性，開辟了全新的“彈性鐵電”學(xué)科方向。

胡本林告訴《中國科學(xué)報(bào)》，自跟隨李潤偉讀研究生起，他就一直希望攻克“彈性鐵電”的制備難題。他將這個課題交給了自己第一批碩士研究生。高亮申領(lǐng)了這個課題。

這個課題需要的科研能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般碩士研究生的能力儲備。但胡本林認(rèn)為，一方面要培養(yǎng)高水平科研人才，另一方面高亮又享受探索鉆研的過程，那就不必區(qū)分碩士生、博士生。

盡管遇到不少困難，整整一年沒有獲得真正有用的數(shù)據(jù)，高亮卻始終充滿信心。“胡老師一開始就跟我說，這個課題不是簡單的碩士生課題，還有很多延伸的地方，我做好了要做5到10年的心理準(zhǔn)備。”

6月初，相關(guān)研究論文被《科學(xué)》編輯部接收。不過，這篇文章沒能幫助高亮趕上胡本林的博士生招生。

目前她以研究助理的角色，在寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)繼續(xù)此前的課題研究。“只要能繼續(xù)做科研，什么身份都沒關(guān)系。我享受鉆研的過程。更何況，只要有成績，早晚會有你的位置。”