新闻网讯 近日，航空航天学院邓谦教授团队在微裂纹尖端挠曲电场演化过程的实验研究方面取得最新进展，相关研究成果该成果以“Directly Observing the Evolution of Flexoelectricity at the Tip of Nanocracks” 为题发表在国际权威期刊Nano Letters上。

挠曲电效应是指介电材料中应变梯度和电极化之间的耦合。这种独特的机电耦合效应近年来引起了力学、材料等领域的广泛关注。由于挠曲电效应具有尺寸依赖性，其作用效果在微纳尺度下更显著。近年来，相关研究也逐渐从最初的宏观实验转向了微观实验。然而，在微纳尺度下调控应变梯度及测量电极化极存在较大挑战。尽管前人利用位错、界面晶格失配及微裂纹等缺陷方式为制造挠曲电效应提供了应变梯度场，但产生的挠曲电效应难以实时调控，因此无法观测挠曲电场的演化过程，从而导致挠曲电效应的微观实验研究受到极大的限制。

邓谦教授团队与西安交通大学李群教授及申胜平教授团队合作，基于力学加载下微裂纹尖端应变梯度场的变化规律，提出了一种在微纳米尺度下实时观测挠曲电场演化过程的方法。该研究实现了在微纳米尺度下对材料中应变梯度场的灵活调控以及对其诱发的挠曲电场的实时观测。由于该方法能实时跟踪挠曲电场演化的整个过程，因此比以往基于某一单应变状态下的挠曲电场观测具有更高的可靠性以及更大的信息量。如图所示，该研究针对含微裂纹的介电材料（钛酸锶、钛酸锶钡、二氧化钛）进行原位机械拉伸，同时利用压电力显微镜（PFM）和开尔文探针力显微镜（KPFM）对微裂纹尖端的挠曲电信号进行实时观测，首次通过直接方法观测到了微裂纹尖端附近挠曲电极化及表面电势的演化过程。此外，该方法还为挠曲电电子学、挠曲电光伏效应等多物理场现象的研究提供了新思路。

论文的第一作者为西安交通大学博士生徐孟康，共同一作为我校博士后田新鹏，通讯作者为邓谦教授。作者还有来自西安交通大学的李群教授及申胜平教授。该研究受到国家自然科学基金（12172142、12202155）以及国家重点研发计划(2017YFE0119800)的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03614