研究揭示柔性磁性薄膜在复杂应变下的调控新机制
柔性磁传感器结合了柔性电子器件的可变形特性和磁传感器的非接触、矢量探测能力，但在实际制备与应用过程中，由外部应变引发的性能波动常限制其稳定运行。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究团队此前通过多种方式，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精确控制。他们揭示了应变对柔性铁磁薄膜以及交换偏置异质结磁各向异性的影响规律，并开发出多场耦合生长与界面调制等技术手段，有效提升了柔性磁性薄膜在应变环境下的稳定性。近期，该研究进一步拓展至复杂应变对柔性磁性材料的调控机制。
研究人员以具备磁斯格明子结构的Pt/Co/Ta多层膜为研究对象，采用预拉伸的弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）衬底，结合磁控溅射工艺，利用材料模量差异，使薄膜在预应变释放后形成微褶皱结构，并引入非均匀的应变分布。通过磁力显微镜（MFM）观测发现，在不同外加磁场条件下，斯格明子的密度与尺寸表现出显著的空间非均匀性，并在褶皱波峰两侧呈现不对称分布。
具体而言，负应变梯度区域更有利于斯格明子的稳定存在，其密度更高且尺寸更大；而在正应变梯度区域则呈现相反趋势。利用面内应变梯度，斯格明子的密度可在1 μm-2 至13 μm-2范围内连续调节，尺寸变化区间覆盖85 nm至133 nm，调控效果远优于均匀应变。
微磁学模拟表明，这一现象源于应变梯度破坏了局域反演对称性，从而有效调控界面相互作用。该调控策略具有良好的可逆性与循环稳定性，在多次拉伸—释放循环后仍能保持一致性，并有望应用于其他铁磁多层膜体系。
该研究成果为深入理解复杂应变对磁敏感材料性能的影响机制提供了理论基础，同时为设计具有高应变稳定性的柔性磁传感器开辟了新的技术路径。
相关研究成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）期刊。研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。
褶皱Pt/Co/Ta多层膜的制备、形貌、磁性表征与应变分布
磁斯格明子密度、尺寸的不对称分布与可逆性调控