科学家揭示了铁电疲劳的形成机理 可为延长电子

悉尼大学的一支研究团队，刚刚获得了材料科学领域的一项重大发现，为我们首次揭示了“铁电材料疲劳是如何发生的”事件全貌。SCI Tech Daily 指出，这项研究或有助于我们设计出更具耐用性的电子产品。据悉，无论是消费电子产品、还是工业仪器，铁电材料被普遍应用于包括存储器、电容器、致动器和传感器在内的许多设备，比如计算机、医疗超声设备、以及水下声呐。

研究配图 - 1：实验装置示意图

尴尬的是，随着时间的推移，铁电材料将因受到机械和电气负载的反复折腾，而导致性能的逐渐衰减，最终引发被称作“铁电疲劳”的失效故障。

考虑到铁电疲劳是各种电子设备出现故障的主要原因、且废弃电子产品是电子垃圾的主要来源，全球范围内每年都有数千万吨的失效电子设备被送入垃圾填埋场。

研究配图 - 2：循环电负载过程中 c 域的形成

在这项研究中，来自该校航空航天、机械和机电工程学院的研究团队，在先进的原位透射电子显微镜的帮助下，成功地观察到了铁电疲劳的产生，且精度达到了纳米 / 原子级。

在近日发表于《自然通讯》（Nature Communications）期刊上的一篇论文中，研究团队详细介绍了他们的这项新发现。通过了解该现象的发生机理，有助于我们在未来设计和制造出更好的铁电纳米器件。

研究配图 - 3：周期性点负载下，畴壁上的电荷积累状况。

研究合著者、来自悉尼大学纳米研究所的 Xiaozhou Liao 教授称：“这是一项重大的科学研究突破，因其清楚地表明了纳米级的铁电降解过程”。

首席研究员 Qianwei Huang 博士称：“尽管人们早已知道铁电疲劳会缩短电子设备的寿命，但由于缺乏合适的观察技术，我们一直没能对它的形成机理有更深入的了解”。

研究配图 - 4：通过补偿电荷使 c 结构域稳定，以及在电负载下的冻结行为。

研究合著者 Zizi Chen 博士补充道：基于此，我们希望能够为开发出寿命更长的设备、及相关工程设计而提供科学的指导。

此外这项研究发现，界面也可能在实质上加速铁电性能的滑坡，因此我们需要对这些过程有更深入的了解，才能达成最佳的设备性能。