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衣服折一折,就能给手机充电?
2017-07-23 07:14:24

  扬子晚报讯(记者 蔡蕴琦) 记者昨日从东南大学获悉,该校熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组与合作者在分子铁电、压电材料领域取得重要研究进展。相关研究结果于美国东部时间2017年7月21日发表在国际顶尖学术杂志《科学》(Science)上。该成果的发表,解决了130年来制约分子压电材料发展的世纪难题,为材料研究带来了新的思路和方向。

  粉红色的“神奇材料”能“发电”

  在东南大学“分子铁电科学与应用”江苏省重点实验室内,记者见到了两瓶粉红色的小颗粒,每瓶中有大小不等的结晶体。东南大学化学化工学院游雨蒙教授解释说,这就是实验室科研人员近四年的研究成果——一种具有优异压电性能的分子铁电材料。这种合成分子材料会发光,自然呈现粉红色。更神奇的是,将一丁点儿的粉末状材料涂抹在带有电极片的薄膜上,折一折薄膜就能发电了,“我们在另一片薄膜上已实现了发电功能,瞬时电压1—2负。”从理论上说,如果将这种材料涂抹在衣服上,通过弯折衣服就能发电了。

  游雨蒙教授进一步解释说,1880年,居里兄弟发现,当在石英晶体表面施加一个压力时,在晶体表面上出现了电荷。压电性,就是材料在受挤压或拉伸时可以产生电,或在材料两段施加电压后材料伸长或缩短的特性。具有压电性的材料被称作压电材料,这类材料不但可以像马达那样,直接将电力转换成驱动力,还可以用电产生声波、超声波,例如医用B超探头上就使用了压电材料。

  不过传统的压电材料,不利于实现机器关键器件的小型化。而结构灵活多变、性质设计调控空间大、制作成本低、容易制成薄膜、柔韧性好、可降解、无毒害的分子材料由于压电性不佳,无法在压电领域取得一席之地。

  东南大学的研究者为解决分子材料的压电性这一世纪难题带来了曙光,他们突破传统的合成思路,另辟蹊径,创新性地从提升铁电极轴数量入手、利用相变前后对称性的巨大变化,发现了一类具有优异压电性能的分子铁电材料。这种新型分子铁电材料不但秉承了分子材料的种种优势,同时首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平。

  纳米机器人穿戴式B超机离我们不远了

  游雨蒙教授介绍说,虽然研究还仅存在于实验室内,但随着新型分子铁电体的开发和进步,制作出具有实用性的柔性薄膜压电元件不再是一件难以企及的梦想。

  未来,这种具有优良压电特性的分子铁电材料将会使计算机芯片的体积进一步缩小,使能像纸张一样折叠弯曲的心率计、B超机成为可能,或者利用衣物的弯折对手机充电,同时凭借着分子材料的良好生物兼容性,人们将制作出更加安全的医学植入器件。除此以外,分子压电材料还在传感器、人机交互技术、微机电系统、纳米机器人以及有源柔性电子学等领域具有重大的应用前景。

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