近日,材料領域國際知名期刊《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)在線發表我校77779193永利官网姜明副教授團隊在熱響應介電材料領域的重要進展,相關工作以“Unparalleled Dielectric-Switching Effects Caused by Dual Polarization Synergy”為題發表在Advanced Functional Materials上。文章鍊接:https://doi.org/10.1002/adfm.202214544。77779193永利官网為該論文的第一署名單位,材料學院姜明副教授為論文責任通訊作者,材料學院碩士研究生龔钰鐵為論文第一作者。該項工作得到了國家自然科學基金(51503158)的資助。本論文是該團隊在最近一年内的第二篇Advanced Functional Materials。

在單一介電系統中,界面極化和電極極化似乎總是相互排斥的,它們之間看似矛盾的性質仍然是限制熱響應介電材料實現介電開關性能實質性突破的關鍵。将上述兩種極化相協同是産生超高介電開關比的一種很有前景的策略,然而,這一點在此之前尚未實現。姜明團隊設計了一種雙極化協同的油包水Pickering乳液體系,十八烷的溫度敏感相變過程導緻乳液中的界面和導電路徑的同時形成和坍塌,首次實現了界面極化/電極極化的協同介電開關效應,體系的介電開關比達到了前所未有的高值,比迄今為止報道的最高介電開關比高出近四個數量級。這一突破對于擴大介電開關性能的調節範圍和介電開關材料的定義範疇,以及更深入地理解介電開關行為的本質具有重要意義。

圖1典型的介電開關機制。(a)基于鐵電相變觸發介電開關的分子晶體。(b)烷烴基複合材料結晶時形成導電路徑。(c)由于結構相變增強界面極化或電極極化而産生顯著介電開關效應的複合材料。情形1增強了電極極化。情形2增強了界面極化,抑制了電極極化。(d)本工作制備的複合材料與近年來報道的有代表性介電開關材料的介電開關比的比較。
姜明副教授團隊長期從事熱響應介電複合材料的研究,該工作是姜明副教授團隊在相關研究領域的最新進展之一,為前期研究工作(Adv. Funct. Mater.2022, 32, 2207452.Compos. Commun.2022, 36, 101407.Compos. Commun.2022, 35, 101314.)的延續。通過該項研究,進一步明确了獲得超高介電開關比的潛在機制,進一步理解了非鐵電介電開關效應的本質。