The flexoelectric effect is very strong for nanosized dielectrics. Moreover, on the nanoscale, surface effects and the electrostatic force cannot be ignored. In this paper, an electric enthalpy variational principle for nanosized dielectrics is proposed concerning with the flexoelectric effect, the surface effects and the electrostatic force. Here, the surface effects contain the effects of both surface stress and surface polarization. From this variational principle, the governing equations and the generalized electromechanical Young–Laplace equations are derived and can account for the effects of flexoelectricity, surface and the electrostatic force. Moreover, based on this variational principle, both the generalized bulk and surface electrostatic stresses can be obtained and are composed of two parts: the Maxwell stress corresponding to the polarization and strain and the remainder relating to the polarization gradient and the strain gradient. The theory developed in this paper provides the underlying framework for the analyses and computational solutions of electromechanical problems in nanodielectrics.

The structural member forces of mid-story and high-rise self-centering energy-absorbing dual rocking core (SEDRC) systems can be significantly aggravated by higher mode effects. This study aims to introduce the multiple rocking mechanisms into the SEDRC system and propose the self-centering multiple rocking core system (denoted as SMRC system) to reduce the structural member force demands resulting from the higher mode effects. The working principle of the SMRC system is discussed. The performance-based design (PBD) procedures for the SMRC system are presented. The comparative dynamic history analyses are conducted on a 9-story SMRC and two 9-story SEDRC systems. Incremental dynamic analyses (IDAs) are carried out to investigate the dynamic behaviors of the considered systems under increasing seismic intensities. The accuracy of the developed designed procedures is verified with the evidence that the developed SMRC system can achieve the design displacement under design earthquakes. The multiple rocking mechanism can efficiently mitigate structural member force demands caused by the effects of higher mode. The SMRC system can achieve better seismic performance with lower structural member force demands than the SEDRC systems when the earthquake intensity is not higher than the maximum considered earthquakes (MCE). Nevertheless, the SMRC system shows worse performance than the SEDRC systems in resisting structural collapse when the intensity is higher than MCE, which could be a research gap for further investigations.

Abstract Flexoelectricity, a universal electromechanical coupling phenomenon, has triggered new feasibilities of advancements in functional materials, especially for nanoscale materials. The strong flexoelectric response is initially discovered in ceramic materials with high permittivity, and then the past decades have witnessed the expansion of flexoelectricity to a broader range of material systems including semiconductors, polymers, and soft elastomers, which in turn raise emerging applications of flexoelectricity. Moreover, flexoelectricity is demonstrated to be significantly enhanced in thin films and nanostructures where ultra‐high strain gradients are easier to achieve, rendering flexoelectricity attractive for modifying the functional properties of advanced materials and devices at the nanoscale. To provide a comprehensive drawing of the above aspects, this review highlights the recent progress of flexoelectricity in diverse materials, covering the characterization of flexoelectricity, the fundamental mechanisms of the enhancement flexoelectric response as well as the multi‐functional applications. Finally, some open questions and perspectives are presented, underlining the fascinating future of this field.

Ordered polar structures in oxide nanofilms play a pivotal role in the development of nanoelectronic applications. Hitherto, ordered polar structures have been restricted to a limited number of ferroelectric materials, and there is no effective scheme to induce and manipulate ordered polar patterns in centrosymmetric nonpolar nanofilms due to the absence of spontaneous symmetry breaking. Here, we circumvent these limitations by utilizing the wrinkle-induced strain gradient modulation associated with flexoelectricity as a general means of inducing and manipulating ordered polar patterns in nonpolar nanofilms. Leveraging the surface instability caused by strain mismatch between oxide nanofilms and pre-strained compliant substrate, we successfully fabricate striped SrTiO 3 wrinkles, where well-ordered strain gradients and corresponding periodic polar patterns are readily achieved. Through in-situ piezoresponse force microscopy experiments, we show that the generated polar patterns can be manipulated by varying strain boundaries. Furthermore, the atomistic resolution images and first-principles calculations reveal that such wrinkle-induced ordered polar patterns primarily emerge from the flexoelectric coupling between the local polarization and strain gradients. These findings provide implications for manipulating polar structures by strain gradient and flexoelectric engineering, which in turn enable the realization of nontrivial polar structures in a broader range of materials.

Abstract Corrections for wind tunnel experimental results are crucial when accounting for tunnel wall interference. This study introduces a new method, the non-uniform wall pressure signature method (NUWPSM), which is designed to address tunnel wall interference in airfoil. The improved wall pressure signature method (WPSM), an enhanced version of the WPSM, is developed to address the velocity disparities and systematic errors in pressure measurements between with and without model conditions. Furthermore, the NUWPSM considers the non-uniformity of the flow induced by the limited far-field effect in wind tunnel experiments. Utilizing experimental data from three different scaled models of the WA210 airfoil, the efficacy of both the Improved WPSM and NUWPSM is verified. Results indicate that the Improved WPSM exhibits superior capabilities in simulating the distribution of axial induced velocity along the wall compared to the traditional WPSM. Additionally, both the Improved WPSM and NUWPSM demonstrate comparable abilities in correcting tunnel wall interference, achieving precise corrections within an angle of attack range of −180° to +180°. Notably, the NUWPSM effectively captures the velocity non-uniformity induced by the limited far-field effect, thereby extending its applicability to a broader range of scenarios. Furthermore, the NUWPSM showcases enhanced robustness by eliminating human intervention in the singularity quantity and distribution.