柔性磁性材料应变调控研究取得新突破
近年来，柔性磁传感器因其在可变形性与非接触磁探测方面的独特优势，成为柔性电子器件研究的重要方向。然而，实际应用中由于制备和使用过程中引入的应变问题，器件性能的稳定性面临挑战。
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开展多项探索，通过弯曲衬底、机械拉伸以及利用材料热膨胀差异等方法，实现对柔性磁性薄膜中均匀应变的精确调控。研究进一步揭示了应变如何影响铁磁薄膜及交换偏置异质结的磁各向异性，并发展了多场耦合生长与界面调控技术，从而显著提升了柔性磁性材料在应变环境下的性能稳定性。
近期，该团队将研究重点转向更为复杂的非均匀应变调控机制。研究人员以具备磁斯格明子结构的Pt/Co/Ta多层膜为模型体系，采用预拉伸处理的弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为衬底，结合磁控溅射工艺，利用薄膜与衬底之间弹性模量的差异，在预应变释放后成功构筑出具有微褶皱结构的柔性磁性薄膜。此过程引入了显著的非均匀应变分布。
磁力显微镜（MFM）观测表明，不同磁场环境下，斯格明子的密度和尺寸在褶皱区域表现出空间非均匀性。尤其是在褶皱波峰两侧，斯格明子分布呈现不对称趋势：在负应变梯度区域，斯格明子更易稳定存在，其密度和尺寸均较高；而在正应变梯度区域则表现出相反趋势。通过控制面内应变梯度，斯格明子的密度可在1 μm⁻²至13 μm⁻²之间连续调节，尺寸变化范围可达85 nm至133 nm，调控效果明显优于传统的均匀应变方法。
微磁学模拟结果表明，这种调控机制源于应变梯度破坏了局域反演对称性，从而有效调制了薄膜界面处的磁相互作用。该调控手段具有良好的可逆性与循环稳定性，即使经过多次拉伸-释放循环，材料性能依然保持稳定，且该策略可推广至其他铁磁多层膜体系。
此项研究不仅深化了对复杂应变调控磁性材料行为的理解，也为开发具有高应变稳定性的柔性磁传感器提供了新的设计思路。
相关成果已在国际知名期刊《先进材料》（Advanced Materials）上发表，研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。