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최근 중국과학원 닝보 재료기술공학연구소 연구팀은 탄성 회복성과 강유전성을 모두 갖춘 새로운 고분자 강유전성 재료를 개발해 기존 강유전성 재료가 산업계에서 사용하기 어려웠던 문제를 효과적으로 해결했다. 웨어러블 분야 변형 시 안정적인 성능을 유지하는 문제는 탄성 강유전성 재료 분야의 공백을 메웁니다. 이번 연구 결과는 국제 최고 학술지 '사이언스'(Science) 8월 4일자에 게재됐다. 게임룰
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강유전성 재료는 자체 충전 표면과 메모리 기능을 갖춘 절연 기능성 재료입니다. 외부 전기장의 작용으로 전하가 재배열될 수 있으며, 전기장이 더 이상 작용하지 않더라도 배열된 전하는 원래 상태를 유지합니다. 따라서 이 소재는 컴퓨터 메모리, 고정밀 모터, 초고감도 센서게임룰, 소나 장비 등 전자제품에 널리 사용되고 있으며, 우리가 사용하는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터 등 전자기기에도 필수적인 소재 중 하나입니다. 매일 사용하십시오. 그러나 강유전성 물질의 근원은 ——결정 부분은 탄성이 거의 없으며, 신축률은 일반적으로 5% 미만이며 강유전성 및 탄성을 모두 수용하기 어렵습니다. 착용성을 고려하고 제한합니다.
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이번 결과의 책임자인 중국과학원 닝보재료연구소 연구원인 후벤린(Hu Benlin)은 이번 연구결과의 가장 큰 특징은 다음과 같다고 말했다. 인체가 움직일 때와 같이 고주파 및 큰 변형률 하에서 사용할 수 있다는 점에서, 웨어러블 소재는 탄성 회복 능력이 요구되는 반면, 무기 강유전성 소재와 같은 전통적인 소재는 전혀 늘어나지 않으며, 일부 강유전성 재료는 늘어날 수 있지만 탄성 회복을 달성할 수 없습니다.
고주파수와 큰 변형률에서 좋은 강유전성 응답을 갖는 재료가 준비되었습니다. 이 재료의 신장율은 125%에 달합니다. 이는 원래 길이의 두 배로 신장한 후에도 원래의 강유전성을 유지할 수 있음을 의미합니다. 외력이 제거된 후 신속하게 원래 상태로 돌아갈 수 있습니다. 신뢰성과 서비스 수명이 크게 향상되고 사용 범위가 확대됩니다.
연구진은 탄성 강유전체 재료를 제조하는 방법을 마이크로 가교법이라고 부릅니다. 전통적인 강유전성 물질은 주로 선형 구조로 되어 있으며, 규칙적으로 배열된 부분은 강유전성을 제공하기 위해 결정 영역을 형성하고 나머지 분자 사슬은 서로 얽혀 있습니다. 선형 분자 사슬 사이에는 공유 결합이 없기 때문에 외부 힘이 가해지면 얽힘이 풀려 결정 영역이 파괴되고 강유전에 영향을 미칩니다. 연구팀은 소량의 연쇄고분자를 이용해 강유전체 결정 주변의 비정질 권선 부분을 가교시켜 서로 얽혀 탄성이 있는 그물망 구조를 형성하는 마이크로 가교 방식을 채택했다. 이 망사형 구조는 강유전체 결정을 느슨하게 연결하여 외력이 가해지면 가역적 변형을 일으켜 외력을 흡수하고 외력에 의한 결정 부분의 손상을 방지하여 재료가 특정 신축 범위 내에서 안정적으로 유지되도록 합니다. . 외력이 제거되면 이 탄력 있는 그물망 구조는 원래 상태로 돌아올 수 있다. 또한, 가교제의 양을 정밀하게 제어함으로써 가교 네트워크 내에 강유전성 결정이 고르게 분포되도록 할 수 있어, 가교 후에도 재료가 양호한 강유전성 반응을 유지할 수 있다.
마이크로 가교 방법은 강유전성 재료에 한 쌍의 탄성 날개를 추가합니다. 탄성 강유전성 재료로 만들어진 센서는 더 유연하고 측정 정확도가 더 높습니다. 더 나은 착용 편안함은 스마트 의료 및 스마트 웨어러블 분야에서 더 넓은 상상의 공간을 만들 것입니다. 뇌졸중 환자가 유연한 센서가 장착된 부드럽고 세탁 가능한 의류를 입을 수 있다고 상상해 보십시오. 심박수를 편리하게 모니터링할 수 있다는 것이 흥미롭습니다. 게임룰, 호흡 등 건강정보를 언제 어디서나? 탄성이 있는 강유전체 소재를 사용하면 휴대전화가 더욱 부드러워지고 몸에 밀착되며 마음대로 구부릴 수 있어 휴대가 더욱 편리해질 뿐만 아니라 의류나 장갑에도 장착할 수 있습니다. 멋지지 않아?
