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东大破解分子压电材料世纪难题 未来弯折衣服就能给手机充电

来源:新华日报   作者:蒋廷玉 严娇   2017-07-23 09:05:00

  东南大学22日传出信息: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7月21日发表在国际顶尖学术杂志《科学》上。

  具有压电性的材料在受挤压或拉伸时可以产生电,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,如医用B超探头上就使用了压电材料。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。这时,传统压电材料的种种局限逐渐暴露出来,比如压电陶瓷制作中需要上千度的高温,大多数精密电子器件与具有柔性的薄膜都无法耐受这种温度。

  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。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。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,还可以利用衣物的弯折进行手机充电。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。此外,分子压电材料还在传感器、人机交互技术,微机电系统、纳米机器人等领域具有重大应用前景。

  该成果的发表,不但解决了130年来制约分子材料发展的世纪难题、为材料研究带来了新的思路和方向,同时也标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。 (蒋廷玉 严娇)

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责任编辑:袁涛