在全球范围内，铁电疲劳失效是各类电子设备发生故障的主要原因之一。因此对铁电材料的抗疲劳特性进行优化和设计，是保障设备可靠性的基础。

6月7日，中国科学院宁波材料所柔性磁电功能材料与器件团队联合电子科技大学、复旦大学在国际学术顶刊《Science》上发表了题为“Developing fatigue-resistant ferroelectrics using interlayer sliding switching”的研究文章。该项研究基于二维滑移铁电机制，创制了一种无疲劳的铁电材料，为解决铁电材料的疲劳问题提供了全新途径。这是继去年8月以来，该研究团队在《Science》上发表的第二篇关于铁电材料研究的文章。

铁电材料的疲劳普遍被认为是由带电荷缺陷导致的。在极化翻转过程中，带电缺陷也会随着移动，久而久之缺陷就会聚集成团簇，阻碍极化翻转，进而导致器件疲劳失效。

针对这一问题，中国科学院宁波材料所何日副研究员与钟志诚研究员通过理论计算，提出“滑移铁电材料具有抗疲劳特性”这一预言。在国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等项目的支持下，宁波材料所研究团队联合电子科技大学刘富才教授团队、复旦大学李文武教授团队，制备出了无疲劳二维层状滑移铁电材料，进而通过AI辅助的跨尺度原子模拟，阐明了该机制实现抗铁电疲劳的微观起源。

“这就像海浪卷起海水中的小石子，小石子会聚集成大礁石，阻止海浪的移动。”何日表示，相比常规铁电材料，滑移铁电通过层间滑移实现极化翻转所需电场较小，不足以使带电缺陷移动，因此缺陷不会聚集，也不会产生铁电疲劳。

研究发现，在百万次循环电场翻转极化以后，电学曲线测量表明，铁电极化并未发生衰减，其抗疲劳性能明显优于传统离子型铁电材料。这意味着，以存储器为例，使用新型二维滑移铁电材料制备的铁电存储器无读写次数的限制。因此对于深海探测或航空航天重大装备领域而言，无疲劳的新型二维层状滑移铁电材料有望极大提升设备可靠性，降低维护成本。