当前位置: 首页  媒体东大
【中国青年报-中青在线】东南大学解决分子压电材料世纪难题
发布时间: 2017-07-24                    访问次数: 13

    中青在线讯(实习生 季天宇 中国青年报•中青在线记者 李润文)近日,东南大学召开新闻发布会宣布,东南大学研究团队合成首例达到无机材料压电性能的分子材料,分子铁电、压电材料领域取得了突破性研究进展,解决130年来制约分子材料压电性的世纪难题。

  东南大学熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组与合作者历经3年多的研究,完成了此项研究,研究结果已于美国东部时间7月21日发表在国际顶尖学术杂志《科学》上。

  压电材料受到挤压或拉伸时可以产生电,或在其两段施加电压使材料伸长或缩短,这种特性就是压电性。压电材料可以像马达一样直接将电力转换成驱动力,还可以产生声波及超声波。它在军事、航天和医疗领域具有广泛应用。日常生活中,智能手机“摇一摇”功能,石英手表核心原件构成,都是压电材料在发挥重要作用。

  无机陶瓷压电材料是目前运用最为广泛的压电材料,但缺点是制备温度高,成膜困难,柔韧性差,含有的潜在有毒金属。

  分子铁电体作为传统无机陶瓷铁电体的有益补充和替代,“分子材料”具有结构灵活多变、制作成本低、容易制成薄膜、柔韧性好、无毒害等一系列优越性能。但由于压电性与陶瓷压电材料存在数量级差距,一直无法在压电领域取得一席之地。

  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,合成了一类具有优异压电性能的分子铁电材料:三甲基氯甲基铵氯酸锰(Ⅱ)盐(TMCM-MnCl3)和三甲基氯甲基铵氯酸铬盐(TMCM-CdCl3)。后者压电常数d33甚至高于目前广泛运用的无机压电材料钛酸钡。这一研究结果宣告分子铁电材料首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平,也是130年以来首例达到无机材料压电性能的分子材料。

  尽管目前研究仍停留于实验阶段,随着新型分子铁电的开发和进步,制作出实用性的柔性薄膜压电元件不再是遥不可及的梦想。这一研究给传感器,人机交互技术,微机电系统,有源柔性电子学带来新的可能与机遇。单从医疗领域看来,分子铁电材料将有助于医疗器械朝更小、更轻、更薄方向发展,在不久的将来像纸张一样弯曲折叠的心率计、薄膜医用仪器(B超)和纳米机器人的梦想都会成为现实,可穿戴式医疗设备也会进入寻常百姓家。(教育科学部编辑)


2017-07-24【中国青年报-中青在线】