中科幻彩助力科研表达:东南大学Science世界第一个对映体铁电体

引言

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  传统的压电材料如压电陶瓷存在着加工温度高、无机械柔性以及含有有毒成分等缺点,极大地限制了压电材料的应用发展。而分子压电体具有轻量、机械柔性、加工温度低等特点,其加工制备也非常简单环保,可作为理想的压电材料。然而至今为止还未发现压电系数(d33)可与钛酸钡(BTO)等压电陶瓷相当的分子压电体。

内容简介

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  北京时间2018年7月13日凌晨,Science在线发表了东南大学熊仁根教授团队在全有机三维钙钛矿铁电材料中的突破性进展,这是熊仁根教授团队在东南大学发表的第三篇Science。团队报道发现了一种单相有机-无机钙钛矿压电体Me3NCH2ClMnCl3(TMCM-MnCl3)。这铁电晶体展现出了优异的压电响应性能(d33 =185 pC/N),与BTO的压电系数(d33 =190 pC/N)十分接近。而其相变温度Tc也达到了406K,可在室温合成并且无毒性金属成分,这些特点都使得该种铁电晶体在医学、微机械等领域拥有广阔的应用前景。该工作以 “An organic-inorganic perovskite ferroelectric with large piezoelectric response”为题发表在Science上。

本文亮点

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今天发表的这篇Science首次报道了 A(NH4)X3结构的全有机三维钙钛矿铁电材料。这种材料的制备得益于熊仁根教授团队开发的分子设计策略,他们合成了总计23种不同结构的A(NH4)X3型有机铁电材料。其中,MDABCO–NH4I3 (MDABCO is N -methyl- N' -diazabicyclo[2.2.2]octonium) 这种材料具有高的相变温度(448 K)和饱和极化强度(Ps=22 mC/cm2),可与传统无机铁电材料BaTiO3(BTO)相比拟。此外,采用压电力显微镜(PFM),他们发现了八个极化方向的铁电微区共存现象以及极化方向灵活转动的证据。全有机钙钛矿具有更好地柔性,生物兼容性等,有望在柔性器件,软体机器人,生物医药等领域取得重要应用。


备注:在某一温度以上,铁电材料的自发极化即消失,此温度称为居里点。它是由低温的铁电相改变为高温的非铁电相的温度。饱和极化强度指外加电场达到一定数值,极化达到饱和时所对应的极化强度。

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图1 有机钙钛矿A(NH4)X3家族的化学结构式和晶体结构

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图2 有机钙钛矿材料的晶体结构和相关手性

发布会现场

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  东南大学在分子铁电领域取得又一重大科研突破,为向公众展示钙钛矿家族诞生新成员——世界首例无金属钙钛矿型铁电问世,东南大学于今日7月13日召开新闻发布会,正式介绍熊仁根教授团队在国际顶级期刊Science杂志发表的此项重要科研成果。北京中科幻彩动漫科技有限公司有幸受托参与了此次发布会的筹备与现场布置的设计工作,并承担了包括发布会海报、新闻宣传背景墙等工作。

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图为幻彩制作的发布会现场海报

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【文献信息】

An organic-inorganic perovskite ferroelectric with large piezoelectric response(Science, 2017, DOI: 10.1126/science.aai8535)



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