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中國壓電材料取得突破性進展,未來B超機可折疊彎曲

時間:2019-12-10 閱讀:1911
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 壓電性指的是材料在受擠壓或拉伸時可以產(chǎn)生電,或在材料兩端施加電壓后材料伸長或縮短的特性。具有壓電性的壓電材料不僅可以直接將電力轉化成驅動力,用電產(chǎn)生聲波、超聲波,還可以用于制造超聲傳感、加速度傳感器等,可廣泛應用于消費電子、醫(yī)療和國防等眾多領域。
 
然而,在電子產(chǎn)品日益精細化、柔性化的時代潮流前,傳統(tǒng)壓電陶瓷材料制造溫度高、硬度大、具有一定毒性等特點成了阻礙。
 
于是,學術界和產(chǎn)業(yè)界試圖在另一類壓電材料——由分子組成的“分子材料”上尋找答案。與壓電陶瓷材料相比,“分子材料”擁有結構靈活多變、性質設計調控空間大、制作成本低、容易制成薄膜、柔韌性好、可降解、無毒害等許多優(yōu)點。
 
研究者們近百年來一直在努力提升分子材料的壓電性能,希望能用分子材料來補足壓電陶瓷的短板,但卻收效甚微。在這一背景下,熊仁根教授團隊突破傳統(tǒng)的合成思路,另辟蹊徑,創(chuàng)新性的從提升鐵電極軸數(shù)量入手、利用相變前后對稱性的巨大變化,發(fā)現(xiàn)了一類具有優(yōu)異壓電性能的分子鐵電材料。
 
據(jù)悉,這種新型分子鐵電材料不但秉承了分子材料的種種優(yōu)勢,同時在壓電性能上達到了傳統(tǒng)壓電陶瓷的水平。雖然研究還僅存在于實驗室內(nèi),但隨著新型分子鐵電體的開發(fā)和進步,制作出具有實用性的柔性薄膜壓電元件不再是一件難以企及的夢想。
 
熊仁根教授表示,“未來,這種具有優(yōu)良壓電特性的分子鐵電材料將會使計算機芯片的體積進一步縮小,使能像紙張一樣折疊彎曲的心率計、B超機成為可能,或者利用衣物的彎折對手機充電。同時憑借著分子材料的良好生物兼容性,人們將制作出更加安全的醫(yī)學植入器件。除此以外,分子壓電材料還在傳感器,人機交互技術,微機電系統(tǒng),納米機器人以及有源柔性電子學等領域具有重大的應用前景。”
 
據(jù)悉,這一研究成果已于2017年7月21日被高尖學術雜志《科學》在線發(fā)表,標志著中國在分子材料領域又一次走在了世界前列。

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