新研究揭示柔性磁性薄膜中应变调控的创新机制
柔性磁性传感器结合了柔性电子材料的可变形特性与磁传感器在非接触探测和矢量感知方面的优势，但其在制备与使用过程中面临的应变问题，常常影响器件性能的稳定性。
近年来，中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究团队通过多种手段，如衬底弯曲、机械拉伸及各向异性热膨胀，成功实现了对柔性磁性薄膜中均匀应变的定量调控。他们的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，并开发了多场耦合生长和界面调制等技术，显著提升了柔性磁性薄膜在应变环境下的磁性能稳定性。最新成果则进一步拓展至复杂应变对磁性薄膜的调控机制。
研究团队以具备磁斯格明子结构的Pt/Co/Ta多层膜为对象，通过在预拉伸的弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）衬底上采用磁控溅射技术，利用薄膜与衬底之间模量差异，在预应变释放后成功构造出具有微褶皱结构的薄膜，并引入非均匀应变分布。磁力显微镜（MFM）观测显示，斯格明子的密度和尺寸在不同磁场下呈现出空间非均匀分布。特别是在褶皱波峰两侧，斯格明子分布出现显著不对称：在负应变梯度区域，斯格明子更易稳定存在，密度更高、尺寸更大；而在正应变梯度区域则表现相反。
实验表明，通过引入面内应变梯度，斯格明子密度可在1 μm-2至13 μm-2范围内连续调控，尺寸变化范围达到85 nm至133 nm，调控效果明显优于均匀应变条件下的结果。微磁学模拟进一步揭示，这种现象源于应变梯度破坏了局部反演对称性，从而有效调节了界面相互作用。
该方法具备良好的可逆性和循环稳定性，在多次拉伸—释放循环中依然保持性能稳定，且具有拓展至其他铁磁多层膜体系的潜力。研究团队指出，这一发现不仅有助于深入理解复杂应变对磁敏材料的影响机制，也为设计具有优异应变稳定性的柔性磁传感器提供了新的路径。
相关成果已发表在《先进材料》（Advanced Materials）期刊上，研究工作获得了国家自然科学基金等项目的资助。