Relaxor ferroelectric polymer exhibits ultrahigh electromechanical coupling at low electric field

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作者
Xin Chen,Hancheng Qin,Xiaoshi Qian,Wenyi Zhu,Bo Li,Bing Zhang,Wenchang Lu,Ruipeng Li,Shihai Zhang,Lei Zhu,Fabrice Domingues Dos Santos,J. Bernholc,Qiming Zhang
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:375 (6587): 1418-1422 被引量:133
标识
DOI:10.1126/science.abn0936
摘要

Electromechanical (EM) coupling-the conversion of energy between electric and mechanical forms-in ferroelectrics has been used for a broad range of applications. Ferroelectric polymers have weak EM coupling that severely limits their usefulness for applications. We introduced a small amount of fluorinated alkyne (FA) monomers (<2 mol %) in relaxor ferroelectric poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) (PVDF-TrFE-CFE) terpolymer that markedly enhances the polarization change with strong EM coupling while suppressing other polarization changes that do not contribute to it. Under a low-dc bias field of 40 megavolts per meter, the relaxor tetrapolymer has an EM coupling factor (k33) of 88% and a piezoelectric coefficient (d33) >1000 picometers per volt. These values make this solution-processed polymer competitive with ceramic oxide piezoelectrics, with the potential for use in distinct applications.
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