I potenziali progressi nell'elettronica flessibile potrebbero ora incombere grazie a Penn State Research

7 ore fa p Luke James La teoria alla base del meccanismo del cosiddetto ferroelettrico relaxor è stata oggetto di dibattito per oltre cinque decenni. Secondo Qing Wang, professore di scienze dei materiali e ingegneria alla Penn State University, il comportamento rilassante dei polimeri ferroelettrici ha origine da un disturbo conformazionale, completamente diverso dai classici rilassanti perovskite, che sono tipicamente caratterizzati da un disturbo chimico. Il team ha dato origine a proprietà rilassanti nei polimeri, che potrebbero portare alla scoperta di nuovi materiali organici ferroelettrici per rilassanti da utilizzare in applicazioni elettriche flessibili, scalabili e biocompatibili come sensori e batterie.
A causa della mancanza di una comprensione fondamentale del meccanismo, non sono stati fatti molti progressi nella progettazione di nuovi materiali ferroelettrici rilassanti, nonostante tutte le promesse che mantengono. Tuttavia, il team afferma che la loro nuova comprensione, che si basa su esperimenti e modelli teorici, mostra che il rilassamento o la ferroelettricità nei polimeri deriva da disturbi della conferma della catena indotti dalla chiralità, una caratteristica di molti materiali organici in cui le molecole sono immagini speculari l'una dell'altra (ma non lo stesso). Al contrario, il meccanismo di rilassamento nei polimeri è molto diverso.
"A differenza dei ferroelettrici, i rilassanti non mostrano grandi domini ferroelettrici a lungo raggio ma disordinati domini polari locali", ha spiegato Wang. "La ricerca sui materiali polimerici rilassanti è stata impegnativa a causa di molteplici fasi come l'area interfacciale cristallina, amorfa e cristallina-amorfa nei polimeri". Nelle applicazioni di accumulo di energia, i rilassanti possono offrire una densità energetica superiore rispetto ai normali ferroelettrici, che hanno un'alta perdita di ferroelettrico e sprecano più energia attraverso il calore.
Inoltre, i rilassanti possono generare più tensione sotto i campi elettrici applicati e quindi avere un migliore efficienza di conversione energetica rispetto ai normali ferroelettrici. Insieme, rendono i rilassanti un materiale migliore per attuatori e sensori. Questo lavoro si basa su una ricca storia di ricerca sui materiali ferroelettrici a Penn State.
Nel 1998, il primo polimero ferroelettrico relaxor è stato scoperto qui. "La nuova comprensione del comportamento dei rilassanti ci aprirebbe opportunità senza precedenti per la progettazione di polimeri ferroelettrici rilassanti per una vasta gamma di applicazioni di accumulo e conversione dell'energia", ha affermato Wang ..