铁电材料是一种绝缘性功能材料，表面自带电荷，且有记忆功能。在外加电场的作用下，电荷可以重新排列，即使电场不再作用，排列后的电荷也会保持原状。因此，该材料广泛应用于计算机存储器、高精度电机、超敏感传感器和声呐设备等电子产品中，也是我们日常使用的手机、平板电脑等电子设备中必不可少的材料之一。然而，铁电材料的铁电性来源——结晶部分几乎不具备弹性，拉伸率一般低于5%且没有回弹能力，铁电性和弹性对于铁电材料而言很难兼顾，制约了其可穿戴性。
该成果的负责人，中国科学院宁波材料所研究员胡本林介绍，这一研究成果最大的特点就是在高频大应变下，比如人体运动的时候，要求可穿戴材料具有弹性回复能力，而传统的材料，如无机铁电材料完全无法拉伸，而一些铁电材料虽然能够拉伸，但却无法实现弹性回复。
研究团队创新性地提出了“弹性铁电”概念，通过对材料结构的精准设计和控制，实现了铁电材料铁电性与弹性的平衡，制备出了在高频大应变下仍然具有良好铁电响应的弹性材料，这种材料的拉伸率高达125%，也就是说把它拉伸到原来长度的2倍后，不但能保持原有的铁电性，而且还能在外力撤除后迅速恢复原状。大大提高了可靠性和使用寿命，拓展了使用范围。
制备弹性铁电材料的方法被团队称之为“微交联法”。传统的铁电材料主要为线性结构，排列规整的部分形成结晶区提供铁电性，而剩余的分子链相互缠绕在一起。由于线性的分子链间没有共价连接，一旦施加外力，这种相互缠绕就会解开，进而导致结晶区被破坏，影响其铁电性。研究团队采用“微交联法”，用微量的柔软链状聚合物，让铁电晶体周边非晶的缠绕部分交联起来，相互交织形成具有弹性的渔网状结构。这种渔网状结构松散地将铁电晶体连接在一起，在外力作用时，可以产生可逆的形变来吸收外力，避免外力对结晶部分的破坏，进而使材料在一定拉伸范围内依旧能够保持稳定的铁电性。而在外力撤销时，这种弹性的渔网状结构能够回复至初始状态。此外，通过精确控制交联剂的用量，可以确保铁电晶体能够均匀地分布在交联网络中，使材料在交联后也能保持较好的铁电响应。
微交联法为铁电材料插上了一双弹性化的翅膀，用弹性铁电材料做成的传感器将更加随和，具有更高的测量精度、更好的穿戴舒适性，将为智慧医疗、智能可穿戴等领域创造更广阔的想象空间，试想一位脑卒中患者如果能够穿上这样一件带有柔性传感器的柔软、可清洗的衣服，随时随地方便地监控心率、呼吸等健康信息，是不是很令人期待?有了弹性铁电材料，我们的手机就离柔软贴身可任意弯折又近了一步，不仅随身携带会更加方便，甚至可以集成在衣物或者手套之上，是不是很酷呢?
(责任编辑：范晓婷)
