笔名 ：金爵
一、 【科学背景】
磁电传感用于柔性传感器，能够以极低的功耗精确检测电场和磁场。然而，其实际应用受到磁电效应较弱和整体性能有限的限制，尤其是在机械应变下。在此，北航 团队，通过界面共结晶策略制备了坚固的磁电聚合物-无机纳米复合材料。通过在单层二硒化钒（VSe2）上利用重氮化学，在铁磁性VSe2和铁电聚偏二氟乙烯（PVDF）纳米晶体之间创建了一个亚分子级平坦的界面。这种高度结晶的界面几乎没有可移动的聚合物链，从而限制了能量耗散并增强了界面能量传递。这种可扩展的复合膜表现出卓越的磁电性能，磁电容系数达到23.6%。这些膜能够实现超快速的磁电检测，与传统传感器相比，速度提高了近10倍，并为将热电冷却器等多功能材料集成到可穿戴设备中提供了可能。相关研究成果以“Strain-coupled, crystalline polymer-inorganic interfaces for efficient magnetoelectric sensing”为题目，发表在国际顶级期刊Science上。
二、【科学贡献】
图1坚固磁电薄膜的制备。© 2025 Science
图2 VSe2单层、VSe2-COOH单层和PVDF-VSe2-COOH超晶格的结构表征。© 2025 Science
图3 PVDF-VSe2-COOH超晶格的结晶特性和界面相互作用的表征。© 2025 Science
图4 纳米复合材料的铁性特性。© 2025 Science
图5 磁电传感器的多功能应用。© 2025 Science
三、【 创新点】
1. 通过铁磁性无机单层与铁电聚合物之间的界面共结晶开发了坚固的磁电（ME）纳米复合材料。
2. 表面官能团促进了VSe2单层在聚合物基体中的晶格弛豫，形成了在亚分子水平上平坦的界面，这促进了聚偏二氟乙烯（PVDF）结晶为其极性β相。
3. 薄膜展示了巨大的磁电耦合效应，达到了创纪录的高磁电容（MC）系数23.6%，在可穿戴磁电传感器中的潜力，其超快速响应速度（1毫秒-1）比传统传感器提高了约10倍。
四、【 科学启迪】
本文通过界面共结晶诱导的强应变耦合效应，开发了一种能效高的柔性磁电（ME）聚合物-无机传感器，由平行排列的铁磁性VSe2-COOH单层和层叠的铁电聚偏二氟乙烯（PVDF）纳米晶体以层状配置组成。VSe2-COOH纳米填料具有原子级厚度和稳健的二维铁磁性，在PVDF基体中展现出良好的分散性和优异的界面匹配行为。采用纳米限制去湿诱导的有序纳米结晶化协议，通过剪切流可轻松实现平面堆叠的亚分子级平坦VSe2-COOH纳米片和高度有序的PVDF层，从而在大规模上形成磁电超晶格薄膜。制备的纳米复合膜展现出优异的柔韧性、卓越的机械性能和优越的磁电性能。此外，它们在可穿戴磁电传感器中展现出多功能应用，包括作为磁电容（MC）传感器的鼓舞人心的应用，基于集体磁电效应提供高可控性和可操作性，为磁电超晶格薄膜铺平了道路，为微型化可穿戴设备中的热电冷却器等多功能集成提供了可能。这些磁电薄膜有望用于下一代可穿戴电子产品，它们与热电设备的无缝集成使得磁电传感器设计中的热管理得到增强。
原文详情：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt2741
