Une équipe de recherche dirigée par le chercheur Li Runwei de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo, Académie chinoise des sciences, a proposé une méthode de « légère réticulation » qui peut donner aux matériaux ferroélectriques la capacité de se rétablir élastiquement. Cette percée est appelée « ferroélectricité élastique » et devrait promouvoir le développement d'appareils électroniques portables et de soins médicaux intelligents. La recherche a été récemment publiée dans la revue Science.
Les matériaux ferroélectriques sont utiles dans des applications telles que le stockage et le traitement de données, la détection, la conversion d'énergie et l'optoélectronique, ce qui les rend très populaires dans les téléphones mobiles, les tablettes et autres appareils électroniques utilisés quotidiennement. Cependant, les matériaux ferroélectriques traditionnels ont une faible reprise élastique après relâchement des contraintes, généralement inférieure à 2 %, et ont donc tendance à devenir cassants (céramiques ferroélectriques) ou à devenir plastiques (polymères ferroélectriques).
Les propriétés ferroélectriques de ces matériaux sont principalement dues à leurs régions cristallines, dépourvues d’élasticité intrinsèque.
Pour résoudre le problème difficile de la réponse ferroélectrique et de la récupération élastique, les chercheurs ont développé une méthode précise de « réticulation légère ». Les chercheurs ont utilisé du polyfluorure de vinylidène-trifluoroéthylène comme matériau de matrice et de l'oxyde de polyéthylène diamine souple à longue chaîne comme agent de réticulation pour établir une structure de réseau dans le polymère ferroélectrique linéaire. En contrôlant avec précision la densité de réticulation à 1-2 %, le film ferroélectrique réticulé présente principalement une structure cristalline en phase β et est uniformément dispersé dans le réseau polymère réticulé.
Sous l'action d'une contrainte, la structure du réseau peut être répartie uniformément et résister aux forces externes, atténuant ainsi les dommages causés à la région cristallisée. Par conséquent, ces matériaux ferroélectriques nouvellement développés combinent une élasticité avec une cristallinité relativement élevée. Les résultats expérimentaux montrent également que le film réticulé peut maintenir une réponse ferroélectrique stable et une récupération élastique même sous des contraintes pouvant atteindre 70 %.
"Sur la base de leurs recherches, Gao Zhiqiang et d'autres ont établi une nouvelle direction de recherche : la ferroélectricité élastique." a déclaré le professeur Xiong Rengen, un expert de renommée internationale en matériaux ferroélectriques.
Les matériaux ferroélectriques élastiques présentent une excellente résistance à la fatigue mécanique et à la fatigue ferroélectrique, et ont de larges perspectives d'application dans les domaines des appareils électroniques portables et des soins médicaux intelligents.