中国发现新型发电材料未来可以用衣服给手机充电?
熊仁根教授在实验室向媒体展示了最新的发现。
在22日接受记者采访时,熊仁根教授介绍,压电性是指一种材料受到挤压或拉伸时可以产生电能,或者在材料两端施加电压后,材料可以伸长或缩短的特性。压电材料也叫压电材料,不仅可以像电机一样直接将电能转化为驱动力,还可以通过电产生声波和超声波。例如,压电材料用于医用b超探头。不仅如此,凭借其将压力转化为电信号的能力,压电材料还被用作超声波传感器、加速度传感器等。现在,智能手机上“摇一摇”的功能都是借助压电加速度传感器实现的。“从卫星火箭到渔船潜艇,从军用导弹到医用b超,可以说压电材料的使用已经渗透到社会的各个层面。”
东南大学课题组接受采访。
然而,随着科技的发展,人们希望各种电器设备的体积越来越小,这就要求传统的压电材料在更大范围内被“压缩”,甚至变成织物、衣服来穿。
"这些要求会给传统的压电材料带来许多问题."熊仁根教授告诉记者,例如,生产压电陶瓷需要几千度的高温。在这种温度下,大多数精密的电子设备和柔性薄膜都无法承受这种温度;同时,陶瓷的高硬度在满足柔性需求时成为劣势;此外,不得不提的是,传统压电陶瓷通常含有潜在的有毒金属,不利于环保,还可能对生物有毒性。
不得不提的是,除了传统的陶瓷材料,还有另一种由分子组成的“分子材料”。这类特殊材料因其结构灵活、性能设计控制空间大、制造成本低、易制成薄膜、柔韧性好、可生物降解、无毒等优点,一直是材料研究领域的热点之一。
分子压电材料的最新发现,意味着中国在这一领域处于领先地位。
“为了补充传统压电陶瓷应用中存在的问题,近百年来科研人员一直在努力改善分子材料的压电性能,希望用分子材料弥补压电陶瓷的不足,但收效甚微。”熊仁根教授介绍,因此,他的研究团队突破了传统的合成思路,找到了新的途径,创新性地从增加铁电极轴的数量入手,利用相变前后对称性的巨大变化,发现了一类压电性能优异的分子铁电材料。
据了解,这种新型分子铁电材料不仅继承了分子材料的优点,还首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平。虽然研究只存在于实验室,但随着新分子铁电体的发展和进步,做出实用的柔性薄膜压电元件不再是遥不可及的梦想。
“在未来,这种具有优异压电性能的分子铁电材料将进一步缩小计算机芯片的尺寸,使像纸一样折叠弯曲的心率仪和b超机成为可能,或者利用衣服的弯曲为手机充电。同时,借助分子材料良好的生物相容性,人们将制造出更安全的医用植入物。此外,分子压电材料在传感器、人机交互技术、微机电系统、纳米机器人、有源柔性电子等方面也有很大的应用前景。”熊仁根教授对这种材料的未来应用充满信心。
记者了解到,这一研究成果于2065438年7月21日被国际顶级学术杂志《科学》在线发表,标志着我国在分子材料领域再次走在了前列。
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