【学术聚焦】2023年第27期：姜明副教授团队发表热响应介电材料（二）

近日，我校材料学院姜明副教授团队在热响应介电材料领域获得新进展，继此前以“Relaxation-Induced Significant Room-Temperature Dielectric Pulsing Effects”为题的论文（Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2301009.https://doi.org/10.1002/adfm.202301009）发表后，最近又以“Hydrogen Bond Reorganization-Enabled Dielectric Pulsing Effects in Polar Polymers”为题在《Advanced Functional Materials》上发表了其“姊妹篇”研究工作。这是该团队2023年度在AFM发表的第三篇研究论文。武汉纺织大学为该论文的第一署名单位，材料学院姜明副教授为论文责任通讯作者，材料学院硕士研究生李珍珍、龚钰铁为论文共同第一作者。该项工作得到了国家自然科学基金（51503158）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202309157

在此前发表的姊妹篇论文中，团队首次观察到α_c弛豫诱导室温热响应强介电脉冲现象，在近日发表的论文中，团队报道了产生弛豫的相互作用的具体形式和过程，证明了氢键对极性结晶性聚合物热响应介电行为的贡献，即通过两步氢键重组和由此产生的α_c弛豫实现了显著介电脉冲效应。

相变和弛豫本质上都是分子运动，是决定聚合物材料的机械、电气、光学和热学行为的关键机制。几十年来，氢键在调节分子运动和材料特性方面发挥着至关重要的作用。然而，在刺激响应型介电材料的设计及其性能调控中，氢键的作用却很少被关注，其对介电响应行为的特殊贡献仍然难以把握。

本研究中，团队发现通过氢键重组可驱动极性结晶聚合物体系中的晶区边缘分子链松弛而产生介电响应，这与经典铁电分子晶体的介电响应理论存在本质区别。此外，在体系中引入了电极极化，以探索电极极化、界面极化和偶极极化对介电响应行为的协同效应，从而进一步提升介电脉冲性能。此外，通过优化吹纺装置结构，制备出了具有大尺寸和平整表面的介电脉冲聚合物纤维膜，这对大面积智能温度响应器件的应用具有现实意义。

鉴于极性结晶聚合物体系在分子结构和组成上的多样性和可选择性，这为设计热响应介电材料和有效调节材料的介电响应行为打开了新的机遇之门。

姜明副教授团队长期从事刺激响应介电复合材料的研究，该工作是姜明副教授团队在该领域系列研究的最新进展，为前期研究工作的延续。下列为部分前期研究工作：

Adv. Funct. Mater.2023, 33, 2301009.https://doi.org/10.1002/adfm.202301009

Adv. Funct. Mater.2023, 33,2214544 (Frontispiece).https://doi.org/10.1002/adfm.202214544

Adv. Funct. Mater.2022, 32, 2207452.https://doi.org/10.1002/adfm.202207452

Compos. Commun.2022, 36, 101407.https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101407

Colloid.Surface.A2023, 672, 131754. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.131754

Compos. Commun.2022, 35, 101314.https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101314

Compos.PartB-Eng.2019, 173, 106920. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.106920

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