中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院納米調(diào)控與生物力學(xué)研究室在多鐵材料納米力學(xué)性能表征領(lǐng)域取得新進(jìn)展，提出了一種能夠同時(shí)表征多鐵納米材料納米尺度壓電性能和力學(xué)性能的技術(shù)。相關(guān)成果以Nanomechanics of multiferroic composite nanofibers via local excitation piezoresponse force microscopy（《通過局部激勵(lì)壓電力顯微技術(shù)表征多鐵納米復(fù)合纖維納米力學(xué)性能》）為題發(fā)表在Journal of the Mechanics and Physics of Solids（《固體力學(xué)與物理學(xué)報(bào)》）上。論文第一作者是深圳先進(jìn)院客座博士研究生朱慶豐。

局部激勵(lì)壓電力顯微技術(shù)同時(shí)測量多鐵納米纖維的納米尺度壓電性和楊氏模量 

多鐵材料是一種同時(shí)具有鐵彈、鐵電、鐵磁兩種或兩種以上序參數(shù)耦合的多功能材料。多鐵磁電材料能展現(xiàn)出獨(dú)特的磁電耦合效應(yīng)，其在傳感器、多態(tài)存儲、自旋電子器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。多鐵納米材料由于能夠促進(jìn)電子器件的多功能化、集成化及微型化，近年來受到廣泛的關(guān)注和研究。多鐵納米材料器件應(yīng)用時(shí)，其納米尺度力學(xué)和壓電性能起著至關(guān)重要的作用，一方面是由于磁電耦合效應(yīng)源于復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力的傳遞，另一方面這一應(yīng)力也可能會(huì)導(dǎo)致材料的疲勞甚至損壞，直接關(guān)聯(lián)著器件的性能。因此，用納米尺度同時(shí)表征多鐵復(fù)合材料力學(xué)和壓電性，既是理解多鐵復(fù)合材料磁電耦合行為的關(guān)鍵，又是優(yōu)化增強(qiáng)復(fù)合材料磁電耦合性能的基礎(chǔ)，然而當(dāng)前缺乏相應(yīng)的表征技術(shù)。

研究團(tuán)隊(duì)提出的局部激勵(lì)壓電力顯微技術(shù)很好地彌補(bǔ)了這一空白。該技術(shù)將經(jīng)典的力學(xué)理論有機(jī)結(jié)合起來，在傳統(tǒng)的壓電力顯微技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)表征多鐵納米材料納米尺度壓電性能和力學(xué)性能。為了證實(shí)該技術(shù)的有效性，團(tuán)隊(duì)以不同組分的多鐵納米復(fù)合纖維為例，利用該技術(shù)不僅表征了纖維局部的壓電性，而且實(shí)現(xiàn)了對纖維納米尺度楊氏模量的單點(diǎn)測量以及成像。利用這一局部激勵(lì)技術(shù)得到的測量結(jié)果與傳統(tǒng)的納米壓痕法，全局激勵(lì)技術(shù)以及理論預(yù)測的結(jié)果很好地符合，證實(shí)了該技術(shù)的有效性及可靠性。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)具有實(shí)驗(yàn)裝置簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的局域微納尺度測量，且能無損地實(shí)現(xiàn)對材料楊氏模量和壓電性能的高速、高分辨率成像等優(yōu)點(diǎn)，這為多鐵材料納米尺度力學(xué)性能的表征提供了新思路，具有很好的應(yīng)用前景。

該項(xiàng)研究得到科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、深圳市科技創(chuàng)新委孔雀技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目等的資助。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青禾）