研究揭示柔性磁性薄膜中复杂应变调控新机制
近年来，柔性磁传感器因其兼具可变形特性与非接触、矢量磁探测的优势，在柔性电子领域展现出广泛应用前景。然而，其在制备和实际应用过程中，因受到多种应变影响，器件性能的稳定性仍面临挑战。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所科研团队在此领域取得重要进展。此前，该团队通过衬底弯曲、机械拉伸及各向异性热膨胀等手段，实现了对柔性磁性薄膜中均匀应变的定量控制。研究不仅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，还发展了多场耦合生长和界面调制等关键技术，有效提升了柔性磁性薄膜在应变环境下的性能稳定性。
在最新研究中，团队进一步拓展研究视角，深入探索了复杂应变对柔性磁性薄膜的调控机制。研究采用具有磁斯格明子结构的Pt/Co/Ta多层膜体系，结合预拉伸弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）衬底和磁控溅射技术，利用薄膜与衬底之间的模量差异，在释放预应变后形成微褶皱结构，成功引入非均匀应变分布。
通过磁力显微镜观测，研究人员发现，在不同磁场条件下，斯格明子在空间上呈现出非均匀分布特征。特别是在褶皱结构的波峰两侧，斯格明子密度与尺寸表现出不对称分布：在负应变梯度区域，斯格明子密度更高、尺寸更大，稳定性更佳；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范围内连续调控，尺寸变化范围可达85 nm至133 nm，调控效果优于传统均匀应变方式。
微磁学模拟进一步揭示了该调控机制的物理本质：应变梯度通过打破局域反演对称性，有效调制了界面相互作用，从而实现对磁结构的精准调控。这种调控策略具备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性能稳定，且具备拓展至其他铁磁多层膜体系的潜力。
该研究为理解复杂应变对磁敏材料性能的调控机制提供了理论基础，同时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技术路径。
研究成果已发表于材料科学领域权威期刊《先进材料》（Advanced Materials），相关工作获得国家自然科学基金等项目支持。