本网讯（国际有序物质科学研究院）近日，在《铁电化学》的指导下，南昌大学国际有序物质科学研究院吕慧鹏副教授等开发了一种室温下具有类金属延展性的分子铁电晶体，其兼具高塑性与优异的铁电性，为柔性电子器件的发展提供了新的思路。研究成果以“Room-Temperature Metal-Like Ferroelectric Molecular Crystal with Malleability and Ductility”为题发表在Advanced Materials上。国际有序物质科学研究院博士生许哲锟为文章第一作者，南昌大学为唯一完成单位。

延展性是指材料在受到外力作用时，能够发生显著的塑性变形而不断裂的能力，其中延性指拉伸作用下材料的伸长能力，而展性则是指材料在外力压缩下的减薄程度。金属材料通常具有优异的延展性，例如1克黄金能被拉成数千米长的细丝，能被压成0.5平方米的金箔。而晶体一般延展性很差，比如氯化钠和钛酸钡，拉伸长度不到百分之几就会碎裂。聚合物如聚偏氟乙烯具有一定的延展性，但是它们通常是非晶或半晶态。铁电材料是一类重要的功能材料，因其存在双稳态自发极化和自发极化对电、热、力、声、光等刺激下的响应特性，在信息存储、能量转换和传感技术中具有重要应用。然而，目前广泛应用的铁电材料如钛酸钡和锆钛酸铅陶瓷等，是由一颗颗离子晶体烧结而成的，它们缺乏塑性变形能力，限制了其在柔性电子领域的进一步应用。因此，如果能够开发一种延展性能够和金属相媲美的铁电晶体材料，不仅将打破人们对脆性铁电晶态材料的固有认知，而且对实现铁电体在柔性器件、人体兼容等方面的应用具有重要意义。

图1. 准球形策略设计合成TMACB示意图（上），晶体弯曲后组成的“铁电化学”英文单词“Ferroelectrochemistry”（中），晶体拉伸示意图和优异的压缩变形能力（下）

鉴于此，国际有序物质科学研究院科研团队利用《铁电化学》中的准球形分子设计策略，通过氯原子取代氨基硼烷加合物中的氢原子，设计合成出新型铁电分子晶体三甲胺氯硼烷TMACB（化学式：BH2ClNMe3）（图1）。该晶体保留了氨基硼烷加合物的优越塑性，同时引入极性基团实现了铁电性。TMACB在室温下结晶于三方晶系R3m极性空间群，在低温下转变为单斜晶系Cc空间群。TMACB晶体的最大拉伸应变可达15.6%，接近金的延展性（30%）。同时，它的压缩应变达到94%，是传统无机铁电材料（通常小于6%）的16倍以上，压缩前后晶体宽度变化可达570%，且仍能保持良好的完整性。还可通过弯曲、扭转等操作制备成多种形状，展现出优异的多向塑性特征。纳米压痕测试显示TMACB的硬度仅为15.3 MPa，约为铁电聚合物聚偏氟乙烯的十分之一，表明其具有出色的柔软性。压电力显微镜和电滞回线测试清晰地表明其铁电特征，并且TMACB单晶的饱和极化值Ps为24.3 μC/cm2，与经典无机铁电陶瓷钛酸钡相当，受压后仍保持很高的极化强度，Ps为23.9 μC/cm2。本工作成功设计合成了类金属延展性分子铁电体TMACB，是铁电材料研究领域的重大进展，为可穿戴传感器、形状自适应能量收集器和生物兼容设备等柔性电子器件的设计提供了新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202510218

审校：许航、涂金凤、朱文芳、欧阳仟