Сегнетоэлектрические материалы используются во многих устройствах, включая запоминающие устройства, конденсаторы, исполнительные механизмы и датчики. Эти устройства обычно используются как в бытовых, так и в промышленных приборах, таких как компьютеры, медицинское ультразвуковое оборудование и подводные сонары.
С течением времени сегнетоэлектрические материалы подвергаются повторяющимся механическим и электрическим нагрузкам, что приводит к постепенному снижению их функциональности, что в конечном итоге приводит к выходу из строя. Этот процесс называется "сегнетоэлектрической усталостью".
Это основная причина выхода из строя ряда электронных устройств, при этом выброшенная электроника является основным источником электронных отходов. Ежегодно во всем мире десятки миллионов тонн вышедших из строя электронных устройств отправляются на свалки.
Используя передовую электронную микроскопию in situ, исследователи из Школы аэрокосмической, механической и мехатронной инженерии смогли наблюдать сегнетоэлектрическую усталость в момент ее возникновения. В этом методе используется усовершенствованный микроскоп, позволяющий "видеть" в реальном времени вплоть до наномасштабных и атомных уровней.
Исследователи надеются, что это новое наблюдение, описанное в статье, опубликованной в Nature Communications, поможет лучше понять будущий дизайн сегнетоэлектрических наноустройств.
Соавтор профессор Сяочжоу Ляо, также из Института нано Сиднейского университета, сказал:
Наше открытие является значительным научным прорывом, поскольку оно показывает четкую картину того, как процесс деградации сегнетоэлектриков присутствует в наномасштабе.
Хотя давно известно, что сегнетоэлектрическая усталость может сократить срок службы электронных устройств, но то, как она возникает, ранее не было хорошо изучено из-за отсутствия подходящей технологии для ее наблюдения. Новой работой исследователи надуются лучше информировать разработчиков об устройствах с более длительным сроком службы.
