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材料压电材料新发现:优异压电性能的分子铁电材料

2017-08-03  827

东南大学的熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组与合作者在分子铁电、压电材料领域取得了重要研究进展。

压电性指的是材料在受挤压或拉伸时可以产生电,或在材料两端施加电压后材料伸长或缩短的特性。具有压电性的压电材料不仅可以直接将电力转化成驱动力,用电产生声波、超声波,还可以用于制造超声传感、加速度传感器等,可广泛应用于消费电子、医疗和国防等众多领域。

然而,在电子产品日益精细化、柔性化的时代潮流前,传统压电陶瓷材料制造温度高、硬度大、具有一定毒性等特点成了阻碍。

于是,学术界和产业界试图在另一类压电材料——由分子组成的“分子材料”上寻找答案。与压电陶瓷材料相比,“分子材料”拥有结构灵活多变、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、无毒害等许多优点。

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,但却收效甚微。在这一背景下,熊仁根教授团队突破传统的合成思路,另辟蹊径,创新性的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。

据悉,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。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

熊仁根教授表示,“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。

据悉,这一研究成果已于2017年7月21日被国际顶尖学术杂志《科学》在线发表,标志着中国在分子材料领域又一次走在了世界前列。

文章来源:雷锋网




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