李桃老师在Advanced Materials发表综述文章
2018-10-15 15:43:46

材料的多场耦合效应是指材料对多种物理场混合效应的反应,这些物理场包括电场,磁场,机械力场,温度场,光场,化学场等。在微观结构尺度下,单一场也可能引起材料的多种性能的变化。研究材料的多场耦合效应有着重要的科学和应用意义,这是因为在大多数情况下,各种材料都是应用在多种物理场下的,因此,材料的多场耦合效应将对材料的性能,寿命,使用以及制造工艺等有显著的影响。

西安交通大学李桃副教授与新加坡国立大学曾开阳教授最近在材料领域著名学术杂志《Advanced Materials》上发表了一篇题为 "Probing of local multifield coupling phenomena of advanced materials by scanning probe microscopy techniques" 的长篇综述,总结了近年来利用原子力显微镜技术对材料在微纳尺度下的多场耦合效应研究的最新进展。该综述首先概述了材料的多场耦合效应,包括力电耦合,电化学耦合,机械化学耦合,光电耦合,热电耦合,磁电耦合,以及电--化学耦合,光--力耦合等。接着该综述概要性的总结了扫描探针技术及在多场耦合表征中的应用,并着重阐述了电性能,机械性能,化学相关性能,光学相关性能,和力电性能的表征。然后该综述用大量的例子说明了用扫描探针技术表征功能材料的多场耦合效应,包括压电铁电材料,多铁材料,各类氧化物,能源材料(包括锂电池材料和有机无机钙钛矿太阳能电池材料),生物和有机材料,大分子材料等。文章的最后,作者展望了这个领域的前景和发展。

本篇综述得到了全组人员的大力协助和支持,同时也得到了新加坡国立大学的大力支持。该综述日前已在线发表,印刷版约在十一月出版。

图一展示了(i)力--磁场耦合;(ii)力---化学场耦合;(iii)力---化学--环境场耦合。

图二则包括了(i)压电力显微镜在驰豫铁电材料上成像;(ii)电化学应变显微镜技术在NiO薄膜上的成像;(iii)电化学应变显微镜技术在TiO2薄膜上的成像。

图三则包括了(i)压电力显微镜在ZnO 薄膜上的成像;(ii)开尔文扫描探针在ZnO 薄膜上的表面电势成像;(iii)磁力显微镜在ZnO 薄膜上的磁畴成像;(iv)在ZnO:Cu薄膜上获得的类似于铁电材料的回滞曲线。

图四则包括了(i)由电化学应变显微镜在电池材料上的成像推出的扩散系数成像;(ii)扩散系数和温度的关系曲线;(iii)电池材料的导电性能成像;(iv)电极材料纳米颗粒的力学性能随电压的变化。

图五则包括了生物材料和大分子材料的压电铁电响应成像。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201803064

编辑:yxh0503