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Redefiniendo la electrónica: el material ferroeléctrico ahora es elástico

por Jaime Muñoz
28/10/2023
en Tecnología
0
Advanced Material Technology
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Índice de contenidos mostrar
1 Importancia de los materiales ferroeléctricos
2 La solución de “reticulación ligera”
3 Información experta

Un equipo de investigación ha desarrollado un enfoque de «ligera reticulación», que aumenta la elasticidad de los materiales ferroeléctricos. Este avance, llamado “ferroeléctricos extensibles”, ofrece avances potenciales en electrónica portátil y atención médica inteligente.

Un grupo de investigación liderado por el Prof. Li Runwei, del Instituto de Ingeniería y Tecnología de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS), propuso un método de «ligera reticulación» que imparte recuperación elástica a los materiales ferroeléctricos.

El estudio fue publicado recientemente en la revista Science.

Importancia de los materiales ferroeléctricos

Los materiales ferroeléctricos son muy útiles para aplicaciones como almacenamiento y procesamiento de datos, detección, conversión de energía y optoelectrónica, etc., lo que los hace muy deseables en teléfonos celulares, tabletas y otros dispositivos electrónicos de uso diario.

Sin embargo, una vez que se alivia la tensión, los materiales ferroeléctricos convencionales tienen una baja recuperación elástica, típicamente menos del 2%, y por lo tanto tienden a ser quebradizos (cerámicas ferroeléctricas) o plásticos (polímeros ferroeléctricos).

Ferroeléctricos elásticos bajo 70% de tensión.

Ferroeléctricos elásticos bajo 70% de tensión. Crédito: NIMTE

Las propiedades ferroeléctricas de estos materiales se deben principalmente a sus regiones cristalinas, que carecen de elasticidad intrínseca.

La solución de “reticulación ligera”

Para resolver el dilema de la respuesta ferroeléctrica y la recuperación elástica, los investigadores desarrollaron un método preciso de «ligera reticulación».

Utilizando poli(fluoruro de vinilideno-trifluoroetileno) como material de matriz y óxido de polietilendiamina suave de cadena larga como reticulante, los investigadores establecieron una estructura de red en polímeros ferroeléctricos lineales.

Al controlar con precisión la densidad de reticulación entre 1 y 2%, la película ferroeléctrica reticulada exhibió principalmente una estructura cristalina de fase β y se dispersó uniformemente en la red de polímero reticulado.

Bajo tensión, la estructura reticular puede distribuir uniformemente y resistir fuerzas externas, mitigando así el daño a las regiones cristalinas. Por tanto, estos ferroeléctricos recientemente desarrollados combinan elasticidad con una cristalinidad relativamente alta. Los resultados experimentales también mostraron que la película reticulada mantuvo una respuesta ferroeléctrica estable y una recuperación elástica incluso bajo tensiones de hasta el 70%.

Información experta

«Según su estudio», dijo el Prof. XIONG Rengen, un experto de renombre internacional en materiales ferroeléctricos, “Gao et al. estableció una nueva dirección de investigación: los ferroeléctricos elásticos”.

Los ferroeléctricos elásticos como estos, con una excelente resistencia a la fatiga mecánica y ferroeléctrica, tienen amplias perspectivas de aplicación en electrónica portátil y atención médica inteligente.

Referencia: “Polímero ferroeléctrico intrínsecamente elástico mediante reticulación ligera y precisa” por Liang Gao, Ben-Lin Hu, Linping Wang, Jinwei Cao, Ri He, Fengyuan Zhang, Zhiming Wang, Wuhong Xue, Huali Yang y Run-Wei Li , 3 de agosto de 2023, Ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adh2509

Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Programa de Talento Qianjiang de la provincia de Zhejiang y la Fundación Educativa KC Wong, entre otros.

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