未来,叠一叠衣服就能给手机充电

  可以想象吗?未来只要叠叠衣服,就可以为手机充电。7月22日,记者从东南大学获悉,该校化学化工学院熊仁根教授团队、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——合成了一种具有优异压电性能的分子铁电材料,未来,这种材料会使计算机芯片的体积进一步缩小,生产纸张般折叠弯曲的心率计、B 超机将成为可能,利用衣物的弯折对手机充电将成为现实。相关研究结果发表在国际顶尖学术杂志《科学》(Science)上。

  据了解,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。上到卫星火箭、潜水艇、军用导弹、B超,下到日常生活中的石英表、打火机、智能手机,都能发现压电材料的身影。现在智能手机上的“摇一摇”等功能的实现也正是借助的压电加速度传感器,可以说压电材料的使用已经深入到社会的每一个层面中。

  该论文的第一作者、东南大学化学化工学院教授游雨蒙介绍,伴随着技术的进步,各种电子元件的尺寸日益缩小,人们希望能在一层薄薄的可以弯折的薄膜上实现以往手机、笔记本电脑的所有功能。在医学保健方面,越来越多的研究者希望将血压计、B超机等“大型设备”缩小并集成在日常衣物上做成“可穿戴”的医疗器械。

  传统的压电材料陶瓷材料存在诸多局限,另一大类由分子组成的“分子材料”逐渐吸引了研究者们的注意,这类特殊的材料由于诸多优点,一直以来都是材料研究领域的热点之一。为了补充传统压电陶瓷在应用中存在的问题,研究者们近百年来一直在努力提升分子材料的压电性能,希望能用分子材料来补足压电陶瓷的短板,但收效甚微,以往报道过的分子材料其压电性和压电陶瓷还有着数量级的差距。

  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,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。

  专家们表示,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。