近期,国际顶级学术期刊《Science》以在线全文Research Article形式发表了北京航空航天大学化学学院和仿生界面材料科学全国重点实验室刘明杰教授、李景教授团队与材料科学与工程学院赵立东教授团队在柔性磁电材料领域的最新研究进展:《Strain-coupled, crystalline polymer-inorganic interfaces for efficient magnetoelectric sensing》。该研究通过界面共晶策略成功制备了一种高性能聚合物-无机纳米复合薄膜,为柔性磁电材料的设计与应用开辟了新路径。

高性能磁电薄膜的制备。(A)典型聚合物基铁性材料的性能雷达图对比。(B)传统颗粒基磁电复合材料与层状磁电复合材料的结构示意图。(C)VSe2、重氮化修饰VSe2以及诱导PVDF的β相成核示意图。(D)磁电薄膜的制备过程与机理示意图。

纳米复合薄膜的磁电耦合机理以及性能对比图。(A)低结晶度和(B)高结晶度下磁电耦合过程的机理示意图。(C)磁电传感器的响应速度对比图。(D)磁电复合薄膜的磁容系数对比图。

磁电传感器的多功能应用。(A)可穿戴磁容传感器的结构示意图及其(B)对生活中多种磁场的检测结果。(C)在外加磁场下集成或不集成热电冷却器的电容值。(D)不同温度下的磁容系数,插图显示了热电冷却器的均匀温度分布情况。
在科技高速发展的当下,材料科学作为技术基石,持续引领创新方向。随着电子设备向柔性化、可穿戴化与智能化加速演进,兼具磁性与电性耦合特性的磁电材料,凭借“磁-电”双向转换的独特优势,成为研究焦点。其磁容效应(电容随磁场变化)因低功耗、小型化潜力,在器件集成领域备受关注。而力-磁-电多场耦合特性,更有利于其集成于航天器中,实时监测飞行器姿态调整时的磁场扰动、机械应力分布及微小形变,为故障预警提供数据支撑;其在外加磁场下的形变特性也可用于开发微型姿态调整执行器或可变形天线,提升任务灵活性。此外,磁电材料也在信息存储、能量收集等领域展现出巨大应用价值。

分析测试中心参与了以上研究的服务保障和技术支持,研究团队在刊发的论文中对分析测试中心进行了致谢。
研究链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt2741