鐵電材料是目前應用最廣泛的材料系統之一，並且不斷以更高的效率産生改進的功能。聚偏二氟乙烯（PVDF）基聚合物鐵電體的進步爲需要便攜、輕便、耐磨和耐用功能的應用提供了彎曲、高效耦合和多功能的材料平台。功率放大器作爲鐵電材料極化測試中常用的測試儀器之一，在該領域也有著良好應用，今天Aigtek安泰電子就爲大家分享一則國內有關分子鐵電材料領域研究的最新研究成果。

　　成果掠影

　　近日，上海交通大学钱小石Xiao shi Qian，美国宾夕法尼亚州立大学（The PennsylvaniaStateUniversity）XinChen，Q.M.Zhang，凯斯西储大学（CaseWesternReserveUniversity）LeiZhu，在Science上发表综述文章，论述了含氟聚合物鐵電材料的最新进展、其能量交叉耦合效应以及新兴技术，包括可穿戴、高效机电致动器和传感器、电热制冷和介电器件。相关研究成果以“Fluoropolymer ferroelectrics: Multifunctional platform for polar-structured energy conversion”为题在Science上发表。

　　數據概覽

　　圖1聚合物鐵電體的潛在機制。（A）普通鐵電聚合物的典型P-E環。（B）壓電原理圖。（C）弛豫鐵電聚合物的典型P-E環。（D）電熱耦合示意圖。（E）b相PVDF的僞六方晶體結構和正交晶胞（紅線）中的偶極旋轉示意圖。（F）基本構象，不同的鏈間和鏈內組合在PVDF聚合物中形成不同的相。t、反式；g/g′，高切。（G）從3/1螺旋到tttt的構象變化中的幾何結構變化示意圖。（H）鐵電P（VDF-TrFE）聚合物中自組織的環面拓撲結構。（I）P（VDF-TrFE）共聚物的MPB處的增強壓電效應。（J和K）在C=C調制的四聚合物中的ECE（J）和EM耦合效率（K）的巨大增強。?2023AAAS

　　圖2使用PVDF基聚合物的EM應用進展。（A）基于PVDF的可穿戴能量采集器的光學圖像。（B）PVDF/BTO複合纖維與聲學織物集成的示意圖。（C）基于壓電聚合物的可重複使用口罩原型示意圖。（D）高通公司手指掃描儀設想的手指圖案示意圖。（E）（上圖）光學照片顯示了一個昆蟲規模的機器人。嵌入式掃描電子顯微鏡圖像顯示了具有不同材料層的原型機器人的橫截面圖。（底部）顯示蟑螂質心運動的波狀運動路徑的比較。（F）基于PVDF松弛劑的局部觸覺反饋裝置示意圖。RFP，弛豫鐵電聚合物。?2023AAAS

　　圖3使用PVDF基聚合物的EC冷卻技術的進展。使用鐵電聚合物作爲固態制冷劑的EC冰箱的原型。（A）使用電子束輻照的共聚物並在AER循環下操作的全固體EC冷卻裝置。（B）在AER循環下運行的ML旋轉EC冷卻裝置示意圖。（C和D）使用流體（空氣）作爲再生器的EC冰箱的示意圖（C）；實現了14K的最大溫度跨度（D）。（E和F）由弛豫鐵電聚合物制成的冷卻管（E），爲通過它的流體提供加熱和冷卻（F）。（G和H）串聯EC原型，使用靜電振蕩（G）來操作制冷循環並將快速冷卻引入锂電池（H）。?2023AAAS

　　圖4PVDF基聚合物的高級介電應用。（A）具有P（VDFTrFE）作爲柵極電介質的高彎曲FeFET存儲器的示意圖。（B）基于P（VDF-TrFE）的光纖有機存儲器（FOM）示意圖。插圖展示了一種集成了FOM的織物。（C）鐵電層P（VDF-TrFE）在FeFET器件中的3D堆疊示意圖。（D）PVDF薄膜連續折疊後的放電能量密度。插圖顯示該膜是通過軋制和壓制制備的。（E）PC/PVDFML膜的原子力顯微鏡圖像，32層，每層厚度爲400nm。?2023AAAS

　　成果啓示

　　對于鐵電聚合物，盡管聚合物鏈中的偶極子是極化的關鍵，但稀釋的納米複合材料現象表明，對于相同的聚合物偶極子，微量的納米填料可以引起局部和納米級聚合物鏈形態的變化，從而導致介電常數（以及因此的極化）和擊穿強度的顯著增強。在功能材料中，使用微量的摻雜劑和缺陷來定制、建立和增強所需的功能性能是衆所周知的，並且被廣泛使用。基于PVDF的聚合物鐵電體和稀釋納米複合材料的進展也證明了小缺陷在選擇性地調整和影響這些極化過程方面的有效性，從而在所需的交叉耦合效應（如EM耦合、ECE和介電性能）中産生高能量轉換效率。利用PVDF基聚合物豐富的極化過程及其潛在的分子結構、納米結構和介觀結構的活性聚合物研究有可能發現和開發下一代聚合物鐵電體，這些鐵電體是用戶友好的，可以在更高的溫度下操作，並且産生與基于PVDF的聚合物甚至無機鐵電體的電活性耦合相媲美的高電活性耦合。

　　ATA-7050高壓放大器

　　针对鐵電材料研究以及鐵電材料极化相关测试所需要的高压驱动需求，Aigtek安泰電子提出了切实可行的测试方案——ATA-7000系列高壓放大器，现已投入市场受到了广大科研人员的好评，该系列高壓放大器最大输出电压20kVp-p（±10kVp），带宽（-3dB）DC~100kHz，最大输出电流40mAp，可用来驱动高压型负载，在鐵電材料极化测试中應用广泛。

　　ATA-7050高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~5kHz

　　電壓：10kVp-p（±5kVp）

　　電流：20mAp

　　功率：100Wp

　　壓擺率：≥111V/μs

西安安泰電子是专业从事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率放大器、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业，为用户提供具有竞争力的测试方案。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰電子官網www.aigtek.com或撥打029-88865020。