7月22日,东南大学在九龙湖校区化学化工学院召开新闻发布会,公布最新研究成果结果——分子铁电材料具有优异的压电性能。
笔者从会上了解到,该材料的合成不仅解决了近年来制约分子材料发展的难题,还将在传感器、人机交互技术、纳米机器人等领域有诸多应用。
未来。
合成的新型分子铁电材料新型分子铁电材料的压电性是指材料在受到挤压或拉伸时能够发电的特性,或者是在材料的两段施加电压后材料发生拉伸或收缩的特性。
具有压电特性的材料也称为压电材料。
人们使用的石英手表、医疗B超、甚至手机的“摇一摇”功能,都是压电材料在现实生活中的应用。
目前压电材料主要是无机陶瓷。
但这种材料需要高温烧成,不能成膜,柔韧性差,不环保且不能回收利用,难以进行小型化应用。
分子材料可以很好地弥补无机陶瓷材料的这些不足,但前者的压电性能却远不如后者。
现在,东南大学团队合成的新型分子铁电材料在压电性能上首次达到了传统压电陶瓷的水平,同时具备了分子材料的各种优点。
课题组组长尤雨萌教授生动地讲解了团队在合成过程中的创新。
“压电材料就像海绵,从海绵中挤出来的水就像电流。
传统压电材料的原理相当于对海绵的两侧进行挤压,而我们的压电材料相当于轻轻地扭转和弯曲海绵,这样就可以在很小的压力下获得大量的电力。
”据报道,自从居里兄弟发现石英单晶的压电效应以来,从来没有一种分子发电材料具有如此出色的压电特性。
当然,创新过程中也会遇到困难。
尤雨萌告诉澎湃新闻,在近四年的研发过程中,团队中的几位博士只在暑假休息了三四天,就回到实验室进行研究。
除了设计、合成和测试方面的挑战外,最大的困难是如何获得无机材料研究人员对分子铁电材料发展新方向的认可。
“因为他们(无机材料)研究非常成熟,他们已经有了自己的一套标准。
我们希望我们的新材料也能达到他们的标准,得到他们的认可。
”借助压电力显微镜,研究人员分析了新分子压电材料的表面压电特性。
东南大学研究院常务副院长孙月明评价说,这一成果确立了东南大学团队在分子铁电研究领域的领先地位。
同时,分子铁电材料的小型化应用具有广阔的前景。
尤雨萌教授表示,新型分子铁电材料未来可应用于大型医疗设备的小型化。
例如,将血压计、B超机等“大型设备”缩小并融入日常服装中,制成“可穿戴”医疗设备。
此外,新型分子铁电材料还可以在人机交互技术、微机电系统、航空航天等领域发挥作用。
不过他也表示,真正从实验室推广到应用可能还需要10多年的时间,这不仅需要技术,还需要资本运作。
“分子材料压电领域的重大突破就像第一条叶鱼上岸一样,它把我们在压电材料领域的研究从水生带到了陆地。
我们看到的是一片广阔的未经探索的新大陆。
”这片大陆有很多机遇,也有更多挑战。
”游雨萌告诉澎湃新闻,“我们也希望有更多的研究人员加入到分子压电材料的研究中来,把分子压电材料做得更大、更好,会给人们带来更多的便利。
”在这项研究中,东南大学团队还与南京大学、北京大学、华盛顿大学等高校的科研团队合作。
该研究成果于2019年7月21日在线发表于国际顶级学术期刊《科学》。
该论文也是江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室的重要成果。