研究人员揭示柔性磁性薄膜中复杂应变调控新机制
柔性磁传感器融合了柔性电子器件的可变形特性与磁传感器的非接触式、矢量探测能力，但其在制备和使用过程中所承受的多种应变常会影响设备的稳定性与性能。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究团队此前已成功通过多种手段，如衬底弯曲、机械拉伸及各向异性热膨胀等，实现了对柔性磁性薄膜中均匀应变的定量调控。研究揭示了应变对柔性铁磁薄膜及交换偏置异质结磁各向异性的影响规律，并开发了多场耦合生长和界面调制等策略，从而提升了柔性磁性薄膜在应变下的稳定性。
近期，该团队将研究进一步拓展至复杂应变条件下柔性磁性薄膜的行为规律。研究以具有磁斯格明子结构的Pt/Co/Ta多层膜为对象，采用预拉伸处理的弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）衬底，并结合磁控溅射技术，利用薄膜与衬底之间模量差异，在释放预应变后形成微褶皱结构，从而在薄膜内部引入非均匀应变分布。
通过磁力显微镜观测发现，不同磁场条件下，斯格明子的密度和尺寸在空间上呈现出明显的非均匀分布。特别是在褶皱结构波峰两侧，斯格明子的分布呈现不对称特征：在负应变梯度区域，斯格明子更加稳定，密度更高、尺寸更大；而在正应变梯度区域则相反。借助面内应变梯度，斯格明子密度可在1 μm-2 至13 μm-2 范围内连续可调，尺寸变化范围可达85 nm至133 nm，这种调控能力显著优于均匀应变的调节效果。
微磁学模拟结果表明，该现象源于应变梯度打破了局部反演对称性，从而有效调控了界面处的相互作用。该调控机制表现出良好的可逆性和循环稳定性，经过多次拉伸-释放循环后仍能保持稳定。此外，该方法可扩展至其他铁磁多层膜体系，具有广泛的应用潜力。
该研究为深入理解复杂应变对磁敏材料性能的影响机制提供了新视角，也为开发具有高应变稳定性的柔性磁传感器提供了理论支持与设计思路。
相关成果已发表于《先进材料》（Advanced Materials），研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。