氧化物也可以有“形狀記憶”
2024-07-10
在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域，以BiFeO3（BFO）為代表的多鐵性材料因其特殊的性質(zhì)成為研究熱點(diǎn)。上周在《自然通訊》雜志上，北京師范大學(xué)物理系研究員張金星的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了納米鉍鐵氧體的一個(gè)新特性，形狀記憶。
在納米尺度下，鉍鐵氧體在冷卻時(shí)會(huì)收縮，但可以通過(guò)電場(chǎng)刺激或加熱處理恢復(fù)到原來(lái)的形狀。與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)材料相比，鉍鐵氧體在集成電路等電子應(yīng)用領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景這種材料可以在納米尺度上形成巨大的形狀應(yīng)變，在未來(lái)的微電機(jī)系統(tǒng)和納米電機(jī)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)、傳感等功能，”張金星告訴果殼網(wǎng)，這一成果可能為氧化物材料的應(yīng)用提供一個(gè)新的方向。
目前，形狀記憶材料大多為金屬材料，最大應(yīng)變?yōu)?%。但是，由于小尺度（<100nm）的氧化、表面張力效應(yīng)和尺寸效應(yīng)等缺陷，其應(yīng)用功能大大降低然而，鉍鐵氧體可以實(shí)現(xiàn)14%的可逆應(yīng)變，氧化物非常穩(wěn)定，可以在納米尺度上實(shí)現(xiàn)功能性。此外，與金屬基形狀記憶材料相比，鉍鐵氧體的大應(yīng)變可以由電場(chǎng)控制，從而大大提高了響應(yīng)頻率和驅(qū)動(dòng)力應(yīng)用方面，張先生告訴殼牌網(wǎng)另外，目前金屬基材料還不能與半導(dǎo)體行業(yè)集成，但鉍鐵氧體可以很好地解決這一問(wèn)題。
為了將這種材料投入實(shí)際應(yīng)用，研究人員“還需要設(shè)計(jì)鉍鐵氧體的微納米結(jié)構(gòu)，構(gòu)建可應(yīng)用的納米器件”，材料疲勞斷裂等力學(xué)行為問(wèn)題還需進(jìn)一步研究了解這些問(wèn)題是使其付諸實(shí)施的必要途徑。
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