鐵電材料是目前應用最廣泛的材料系統之一，并且不斷以更高的效率產生改進的功能。聚偏二氟乙烯（PVDF）基聚合物鐵電體的進步為需要便攜、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臺。功率放大器作為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(jiu)為大(da)家分享一(yi)則(ze)國(guo)內有關(guan)分子鐵電材料領域研(yan)究的最新研(yan)究成果。

　　成果掠影

　　近日，上海交(jiao)通大(da)(da)學錢(qian)小石Xiao shi Qian，美國賓夕法尼亞州立大(da)(da)學（The PennsylvaniaStateUniversity）XinChen，Q.M.Zhang，凱斯西(xi)儲(chu)大(da)(da)學（CaseWesternReserveUniversity）LeiZhu，在Science上發表綜述文章，論(lun)述了含氟聚合物鐵(tie)電(dian)(dian)(dian)材料(liao)的最新進展、其能量(liang)交(jiao)叉耦合效應以及新興技術，包括可穿戴、高效機電(dian)(dian)(dian)致動器(qi)和(he)傳感器(qi)、電(dian)(dian)(dian)熱制(zhi)冷和(he)介電(dian)(dian)(dian)器(qi)件(jian)。相(xiang)關研究成(cheng)果(guo)以“Fluoropolymer ferroelectrics: Multifunctional platform for polar-structured energy conversion”為題在Science上發表。

　　數據概覽

　　圖(tu)(tu)1聚(ju)合(he)(he)(he)(he)物(wu)鐵(tie)電(dian)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)潛在(zai)機(ji)制。（A）普通(tong)鐵(tie)電(dian)聚(ju)合(he)(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)典型(xing)P-E環(huan)。（B）壓電(dian)原理圖(tu)(tu)。（C）弛(chi)豫鐵(tie)電(dian)聚(ju)合(he)(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)典型(xing)P-E環(huan)。（D）電(dian)熱耦合(he)(he)(he)(he)示意圖(tu)(tu)。（E）b相PVDF的(de)(de)(de)(de)(de)偽六方(fang)晶(jing)體(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou)和(he)正交晶(jing)胞（紅線(xian)）中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)偶極旋轉示意圖(tu)(tu)。（F）基本構(gou)象，不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)鏈(lian)間和(he)鏈(lian)內(nei)組合(he)(he)(he)(he)在(zai)PVDF聚(ju)合(he)(he)(he)(he)物(wu)中(zhong)形成不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)相。t、反式；g/g′，高切。（G）從3/1螺旋到tttt的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)象變(bian)化中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)幾何結(jie)(jie)(jie)構(gou)變(bian)化示意圖(tu)(tu)。（H）鐵(tie)電(dian)P（VDF-TrFE）聚(ju)合(he)(he)(he)(he)物(wu)中(zhong)自組織的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)面拓撲結(jie)(jie)(jie)構(gou)。（I）P（VDF-TrFE）共聚(ju)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)MPB處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)增強壓電(dian)效應。（J和(he)K）在(zai)C=C調制的(de)(de)(de)(de)(de)四聚(ju)合(he)(he)(he)(he)物(wu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)ECE（J）和(he)EM耦合(he)(he)(he)(he)效率（K）的(de)(de)(de)(de)(de)巨大增強。?2023AAAS

　　圖(tu)(tu)2使用PVDF基(ji)聚合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)(de)EM應用進展。（A）基(ji)于(yu)(yu)PVDF的(de)(de)可(ke)穿(chuan)戴能量采(cai)集(ji)器的(de)(de)光學圖(tu)(tu)像(xiang)。（B）PVDF/BTO復(fu)合(he)(he)纖維與聲學織物(wu)(wu)集(ji)成的(de)(de)示(shi)(shi)意圖(tu)(tu)。（C）基(ji)于(yu)(yu)壓電聚合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)(de)可(ke)重復(fu)使用口罩原型(xing)示(shi)(shi)意圖(tu)(tu)。（D）高(gao)通(tong)公司手(shou)(shou)指掃描儀設(she)想(xiang)的(de)(de)手(shou)(shou)指圖(tu)(tu)案(an)示(shi)(shi)意圖(tu)(tu)。（E）（上圖(tu)(tu)）光學照片(pian)顯示(shi)(shi)了一個(ge)昆蟲規模的(de)(de)機(ji)器人(ren)。嵌入式掃描電子顯微鏡(jing)圖(tu)(tu)像(xiang)顯示(shi)(shi)了具有不同(tong)材料層(ceng)的(de)(de)原型(xing)機(ji)器人(ren)的(de)(de)橫截面圖(tu)(tu)。（底部(bu)）顯示(shi)(shi)蟑螂質心運動(dong)的(de)(de)波狀運動(dong)路徑的(de)(de)比較。（F）基(ji)于(yu)(yu)PVDF松弛劑的(de)(de)局部(bu)觸(chu)覺反饋裝置示(shi)(shi)意圖(tu)(tu)。RFP，弛豫鐵電聚合(he)(he)物(wu)(wu)。?2023AAAS

　　圖3使(shi)用(yong)(yong)PVDF基聚(ju)(ju)合物(wu)的(de)(de)EC冷卻(que)(que)技術的(de)(de)進展。使(shi)用(yong)(yong)鐵(tie)電聚(ju)(ju)合物(wu)作(zuo)為固(gu)態制冷劑的(de)(de)EC冰箱的(de)(de)原型。（A）使(shi)用(yong)(yong)電子束輻(fu)照的(de)(de)共(gong)聚(ju)(ju)物(wu)并(bing)在(zai)AER循(xun)(xun)環(huan)下操作(zuo)的(de)(de)全固(gu)體(ti)EC冷卻(que)(que)裝置。（B）在(zai)AER循(xun)(xun)環(huan)下運行(xing)的(de)(de)ML旋轉EC冷卻(que)(que)裝置示(shi)意(yi)圖。（C和D）使(shi)用(yong)(yong)流體(ti)（空氣）作(zuo)為再生器的(de)(de)EC冰箱的(de)(de)示(shi)意(yi)圖（C）；實現了14K的(de)(de)最大溫(wen)度(du)跨度(du)（D）。（E和F）由弛豫鐵(tie)電聚(ju)(ju)合物(wu)制成的(de)(de)冷卻(que)(que)管（E），為通過它的(de)(de)流體(ti)提供加熱和冷卻(que)(que)（F）。（G和H）串聯EC原型，使(shi)用(yong)(yong)靜(jing)電振蕩（G）來操作(zuo)制冷循(xun)(xun)環(huan)并(bing)將快速冷卻(que)(que)引入鋰電池（H）。?2023AAAS

　　圖(tu)(tu)(tu)(tu)4PVDF基聚合物的(de)(de)高級介(jie)電(dian)應(ying)用。（A）具有P（VDFTrFE）作為柵極電(dian)介(jie)質的(de)(de)高彎曲FeFET存儲器(qi)的(de)(de)示(shi)(shi)(shi)意(yi)圖(tu)(tu)(tu)(tu)。（B）基于P（VDF-TrFE）的(de)(de)光纖有機存儲器(qi)（FOM）示(shi)(shi)(shi)意(yi)圖(tu)(tu)(tu)(tu)。插(cha)(cha)圖(tu)(tu)(tu)(tu)展(zhan)示(shi)(shi)(shi)了一種集成了FOM的(de)(de)織物。（C）鐵(tie)電(dian)層P（VDF-TrFE）在FeFET器(qi)件中的(de)(de)3D堆(dui)疊(die)示(shi)(shi)(shi)意(yi)圖(tu)(tu)(tu)(tu)。（D）PVDF薄膜連續折疊(die)后(hou)的(de)(de)放電(dian)能量密度。插(cha)(cha)圖(tu)(tu)(tu)(tu)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)該膜是(shi)通過軋制和壓制制備的(de)(de)。（E）PC/PVDFML膜的(de)(de)原(yuan)子力顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)圖(tu)(tu)(tu)(tu)像，32層，每層厚度為400nm。?2023AAAS

　　成果啟示

　　對于(yu)鐵電(dian)(dian)(dian)聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)，盡管聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)鏈中(zhong)的(de)(de)(de)(de)偶(ou)(ou)極子是極化的(de)(de)(de)(de)關鍵，但(dan)稀(xi)釋的(de)(de)(de)(de)納米(mi)復合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)現(xian)象表明(ming)，對于(yu)相同的(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)偶(ou)(ou)極子，微量(liang)的(de)(de)(de)(de)納米(mi)填(tian)料(liao)(liao)可(ke)以引起局部和納米(mi)級聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)鏈形態的(de)(de)(de)(de)變化，從(cong)而導致介(jie)電(dian)(dian)(dian)常(chang)數(shu)（以及因此的(de)(de)(de)(de)極化）和擊穿強度的(de)(de)(de)(de)顯(xian)著增(zeng)(zeng)強。在(zai)功(gong)能材(cai)料(liao)(liao)中(zhong)，使用(yong)微量(liang)的(de)(de)(de)(de)摻雜劑和缺(que)陷來定制、建立和增(zeng)(zeng)強所需的(de)(de)(de)(de)功(gong)能性能是眾所周知的(de)(de)(de)(de)，并且被廣泛使用(yong)。基(ji)于(yu)PVDF的(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)鐵電(dian)(dian)(dian)體和稀(xi)釋納米(mi)復合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)進展也(ye)證明(ming)了小缺(que)陷在(zai)選擇性地調整和影響這些(xie)極化過程(cheng)方面的(de)(de)(de)(de)有效性，從(cong)而在(zai)所需的(de)(de)(de)(de)交叉耦(ou)合(he)(he)(he)效應(ying)（如EM耦(ou)合(he)(he)(he)、ECE和介(jie)電(dian)(dian)(dian)性能）中(zhong)產生(sheng)高(gao)能量(liang)轉換效率。利用(yong)PVDF基(ji)聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)豐富的(de)(de)(de)(de)極化過程(cheng)及其潛在(zai)的(de)(de)(de)(de)分子結(jie)構(gou)(gou)、納米(mi)結(jie)構(gou)(gou)和介(jie)觀結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)活性聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)研究有可(ke)能發現(xian)和開發下一(yi)代聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)鐵電(dian)(dian)(dian)體，這些(xie)鐵電(dian)(dian)(dian)體是用(yong)戶友好(hao)的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以在(zai)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)溫度下操作，并且產生(sheng)與基(ji)于(yu)PVDF的(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)甚至無機鐵電(dian)(dian)(dian)體的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)活性耦(ou)合(he)(he)(he)相媲美的(de)(de)(de)(de)高(gao)電(dian)(dian)(dian)活性耦(ou)合(he)(he)(he)。

　　ATA-7050高(gao)壓(ya)放大器

　　針對鐵(tie)電材料研(yan)究以及鐵(tie)電材料極化相關(guan)測(ce)試(shi)所需(xu)要(yao)的(de)(de)高壓驅(qu)(qu)動需(xu)求，Aigtek安泰電子提出了(le)切(qie)實可行的(de)(de)測(ce)試(shi)方案——ATA-7000系列高壓放大(da)(da)器，現已(yi)投入市場(chang)受(shou)到了(le)廣(guang)大(da)(da)科研(yan)人員的(de)(de)好評，該(gai)系列高壓放大(da)(da)器最大(da)(da)輸(shu)出電壓20kVp-p（±10kVp），帶寬（-3dB）DC~100kHz，最大(da)(da)輸(shu)出電流(liu)40mAp，可用來驅(qu)(qu)動高壓型負載，在鐵(tie)電材料極化測(ce)試(shi)中應用廣(guang)泛(fan)。

　　ATA-7050高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~5kHz

　　電壓：10kVp-p（±5kVp）

　　電流：20mAp

　　功率：100Wp

　　壓(ya)擺(bai)率：≥111V/μs

西(xi)安安泰電(dian)子是(shi)專(zhuan)業從事功(gong)率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號源(yuan)、射頻功(gong)率(lv)放(fang)大器(qi)、前置微小信號(hao)放大器、高精度(du)電壓(ya)源、高(gao)精(jing)度(du)電(dian)流源等電(dian)子測(ce)量儀器(qi)研(yan)發、生產和銷(xiao)售的高(gao)科技企業，為(wei)用(yong)戶提供具有競爭(zheng)力(li)的測(ce)試方案。Aigtek已經成(cheng)為(wei)在業界擁(yong)有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器(qi)設備供應商，樣機都支持免費試用(yong)。如想了解更多功率(lv)放大器(qi)等產品，請持續關注(zhu)安泰電子官網hkdyw.cn或(huo)撥打(da)029-88865020。