Une nouvelle comprĂ©hension fondamentale du comportement ferroĂ©lectrique des relaxants polymĂšres pourrait conduire Ă  des avancĂ©es dans l’Ă©lectronique flexible, les actionneurs et les transducteurs, le stockage d’Ă©nergie, les capteurs piĂ©zoĂ©lectriques et le refroidissement Ă©lectrocalorique, selon une Ă©quipe de chercheurs de Penn Condition et North Carolina State.

Les chercheurs ont dĂ©battu de la thĂ©orie derriĂšre le mĂ©canisme des ferroĂ©lectriques relaxants pendant plus de 50 ans, a dĂ©clarĂ© Qing Wang, professeur de science des matĂ©riaux et d’ingĂ©nierie Ă  Penn Point out. Alors que les ferroĂ©lectriques relaxants sont des matĂ©riaux bien reconnus, fondamentalement fascinants et utiles sur le program technologique, un post de Character a commentĂ© en 2006 qu’ils Ă©taient des dĂ©sordres hĂ©tĂ©rogĂšnes et sans espoir.

La compréhension des propriétés ferroélectriques des relaxeurs pourrait conduire à de nombreuses avancées

Sans une comprĂ©hension fondamentale du mĂ©canisme, peu de progrĂšs ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s dans la conception de nouveaux matĂ©riaux ferroĂ©lectriques relaxants. La nouvelle comprĂ©hension, qui repose Ă  la fois sur l’expĂ©rience et sur la modĂ©lisation thĂ©orique, montre que la ferroĂ©lectricitĂ© relaxante dans les polymĂšres provient de difficulties de la conformation des chaĂźnes induits par la chiralitĂ©. La chiralitĂ© est une caractĂ©ristique de nombreux matĂ©riaux organiques dans lesquels les molĂ©cules sont des images miroir les unes des autres, mais pas exactement les mĂȘmes. Le mĂ©canisme relaxant des polymĂšres est trĂšs diffĂ©rent du mĂ©canisme proposĂ© pour les cĂ©ramiques dont le comportement relaxant provient de troubles chimiques.

« Différents des ferroélectriques, les relaxeurs ne présentent pas de grands domaines ferroélectriques à longue portée mais des domaines polaires locaux désordonnés », a expliqué Wang. « La recherche dans les matériaux polymÚres relaxants a été difficile en raison de la présence de plusieurs phases telles que la zone interfaciale cristalline, amorphe et cristalline-amorphe dans les polymÚres. »

Dans les condensateurs de stockage d’Ă©nergie, les relaxeurs peuvent fournir une densitĂ© d’Ă©nergie beaucoup as well as Ă©levĂ©e que les ferroĂ©lectriques normaux, qui ont une perte ferroĂ©lectrique Ă©levĂ©e qui se transforme en chaleur perdue. De in addition, les relaxeurs peuvent gĂ©nĂ©rer une additionally grande contrainte sous les champs Ă©lectriques appliquĂ©s et ont une bien meilleure efficacitĂ© de conversion d’Ă©nergie que les ferroĂ©lectriques normaux, ce qui en fait des matĂ©riaux prĂ©fĂ©rĂ©s pour les actionneurs et les capteurs.

Penn State a une longue histoire de dĂ©couvertes dans les matĂ©riaux ferroĂ©lectriques. Qiming Zhang, professeur de gĂ©nie Ă©lectrique Ă  Penn State, a dĂ©couvert le leading polymĂšre ferroĂ©lectrique relaxant en 1998, lorsqu’il a utilisĂ© un faisceau d’Ă©lectrons pour irradier un polymĂšre ferroĂ©lectrique et a dĂ©couvert qu’il Ă©tait devenu un relaxant. Zhang et Qing Wang ont Ă©galement fait des dĂ©couvertes fondamentales dans l’effet Ă©lectrocalorique en utilisant des polymĂšres relaxants, ce qui permet un refroidissement Ă  l’Ă©tat solide sans utiliser de gaz nocifs et utilise beaucoup moins d’Ă©nergie que la rĂ©frigĂ©ration conventionnelle.

« La nouvelle comprĂ©hension du comportement des relaxeurs nous ouvrirait des opportunitĂ©s sans prĂ©cĂ©dent pour concevoir des polymĂšres ferroĂ©lectriques relaxants pour une gamme d’applications de stockage et de conversion d’Ă©nergie », a dĂ©clarĂ© Wang.