张含悦团队实现生物可降解聚乳酸薄膜的铁电刻印

【东大新闻网11月7日电】（通讯员 蒋欢欢）近日，东南大学生物科学与医学工程学院青年教师张含悦首次在生物可降解的聚乳酸薄膜上实现铁电刻印，相关研究成果以《首次在生物可降解的聚乳酸薄膜上观测到铁电刻印》“Observation of ferroelectric lithography on biodegradable PLA films”为题发表于期刊《先进材料》“Advanced Materials”上。

铁电刻印技术是一种可以在微/纳米尺度上有目的地设计和控制铁电畴的高精密度加工技术，在非易失性存储器、传感器、场效应晶体管、赛道存储器、光电探测器等领域都有着非常重要的应用。该技术类似于活字印刷术，其中压电力显微镜（PFM）的探针就可以像“笔”一样在铁电材料这张“纸”上施加电压，来绘制预期的畴图案。目前，铁电刻印技术的研究主要集中在无机陶瓷和有机聚合物上，但无机陶瓷本身具有刚性、薄膜制备困难等缺点，有机铁电聚合物具有良好的机械柔韧性，但对其铁电刻印的研究主要集中在具有复杂的拉伸极化工艺和难生物降解性的聚偏二氟乙烯（PVDF）及其共聚物上。

半晶态的PLA薄膜制备流程（上）及其铁电刻印示意图（下）

张含悦团队利用熊仁根教授提出的“铁电化学”理论，基于可生物降解的聚乳酸（PLA）薄膜探究了其铁电纳米刻印行为。团队通过简单熔铸法，在无需拉伸和高压极化的简易条件下，制备得到了具有室温铁电性和铁电刻印能力的PLA薄膜（见图上）。通过施加特定大小的局域电场，可以在室温条件下在PLA薄膜上实现铁电极化反转；尤其值得注意的是，还可以根据预定的图案在PLA膜表面上进行铁电畴结构的精准写入与擦除（见图下）。据悉，PLA是首例具有生物相容性和生物可降解性的有机铁电聚合物，它的室温铁电性和铁电刻印能力的发现对于生物医学和生物电子应用具有重要意义，尤其适用于植入式瞬态电子医疗器件。

东南大学化学化工学院的硕士生蒋欢欢和南昌大学青年教师宋贤江博士为论文共同第一作者，东南大学的熊仁根教授与张含悦副研究员为共同通讯作者，东南大学为第一通讯单位。该工作受到国家自然科学基金的大力支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202307936