賓州州立大學和北卡羅來納州立大學的科學家團隊，最近對弛豫鐵電性質有了新的發現。這一發現解可能會導致柔性電子器件、致動器和換能器、能量存儲、壓電傳感器和電熱冷卻方面的進步。如圖所示的手性（鏡面）分子使弛豫鐵電體具有驚人的性能。
論文主導作者、賓夕法尼亞州立大學材料科學與工程學教授王慶表示，研究人員對弛豫鐵電機理背後的理論進行了50多年的辯論。儘管弛豫鐵電是公認的，從根本上令人著迷且在技術上有用的材料。王慶，華東理工大學碩士、武漢大學化學系博士、芝加哥大學化學博士學位、華東理工大學客座教授。
如果沒有對該機理的基本了解，在設計新的弛豫鐵電材料方面進展甚微。對實驗和理論建模的新認識表明，聚合物中的弛豫鐵電性來自手性引起的鏈構象紊亂。手性是許多有機材料的特徵，其中分子彼此互為鏡像，但並不完全相同。聚合物中的弛豫機理與針對其弛豫行為源於化學異常的陶瓷提出的機理大不相同。
王解釋說：「與鐵電不同，弛豫器沒有長距離的大鐵電疇，而是無序的局部極性疇。」 「由於聚合物中存在結晶，無定形和結晶-非晶界面區域等多相，因此鬆弛聚合物材料的研究一直具有挑戰性。」
在儲能電容器中，弛豫器可以提供比普通鐵電體高得多的能量密度，而普通鐵電體具有高的鐵電損耗，從而轉化為廢熱。另外，弛豫器在施加的電場下可以產生更大的應變，並且具有比普通鐵電體更好的能量轉換效率，這使其成為致動器和傳感器的首選材料。
王說：「對弛豫器行為的新認識將為我們設計弛豫器鐵電聚合物提供廣泛的機會，以用於一系列能量存儲和轉換應用。」
該最新研究論文，題為：「鐵電聚合物中手性誘導的弛豫特性」，發表在今天的《自然材料》雜誌上。
參考：Yang Liu et al, Chirality-induced relaxor properties in ferroelectric polymers, Nature Materials (2020). DOI: 10.1038/s41563-020-0724-6