中國科研機(jī)構(gòu)7日聯(lián)合在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)上發(fā)表研究文章，對外宣布聯(lián)合創(chuàng)製出無疲勞鐵電材料，有望實(shí)現(xiàn)存儲器無限次數(shù)擦寫。
題為「Developing fatigue-resistant ferroelectrics using interlayer sliding switching」（利用層間滑移翻轉(zhuǎn)機(jī)制開發(fā)抗疲勞鐵電材料）的研究文章由中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（以下簡稱「寧波材料所」）柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)聯(lián)合電子科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊(duì)發(fā)表。
據(jù)介紹，該研究基於二維滑移鐵電機(jī)制，創(chuàng)製了一種無疲勞的鐵電材料，為解決鐵電材料的疲勞問題提供了全新途徑。
鐵電材料是一種常見的功能材料，因其晶體中正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生電偶極矩，從而具有自發(fā)電極化的性質(zhì)，並能被外場所調(diào)控，小到打火機(jī)、麥克風(fēng)、耳機(jī)、存儲器等，大到驅(qū)動(dòng)器、能量轉(zhuǎn)換器、濾波器、制動(dòng)器、減震器等都離不開鐵電材料，它也是航空動(dòng)力診斷設(shè)備、火星巖石鑽孔器等尖端領(lǐng)域必不可少的材料之一。
「傳統(tǒng)鐵電材料會(huì)產(chǎn)生疲勞，即隨著極化翻轉(zhuǎn)次數(shù)的增加，鐵電材料極化會(huì)減小而導(dǎo)致其性能衰減，最終引發(fā)器件失效故障。」據(jù)該文章共同第一作者、中國科學(xué)院寧波材料所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)副研究員何日介紹，在全球範(fàn)圍內(nèi)，鐵電材料的疲勞失效是各種電子設(shè)備出現(xiàn)故障的主要原因之一。
針對這一問題，何日與團(tuán)隊(duì)研究員鍾志誠通過理論計(jì)算預(yù)言了滑移鐵電具有抗疲勞特性，並聯(lián)合電子科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊(duì)基於滑移鐵電機(jī)制，製備出了無疲勞的二維層狀滑移鐵電材料。
研究發(fā)現(xiàn)，在400萬次循環(huán)電場翻轉(zhuǎn)極化以後，電學(xué)曲線測量表明，鐵電極化並沒有發(fā)生任何衰減，抗疲勞性能明顯優(yōu)於傳統(tǒng)離子型鐵電材料。
這意味著，以存儲器為例，使用傳統(tǒng)離子型鐵電材料（例如鋯鈦鉛PZT）的存儲器一般可讀寫幾萬次，而使用新型二維層狀滑移鐵電材料的存儲器則無讀寫次數(shù)限制。
何日說：「因此對於深海探測或航空航天重大裝備領(lǐng)域而言，無疲勞的新型二維層狀滑移鐵電材料可極大提升設(shè)備可靠性，降低維護(hù)成本?！梗植ǎ?/p>
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