中国发现新型发电材料：未来或可用衣物的弯折给手机充电

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东南大学研究小组发现的最新分子材料已经发表在《美国科学》杂志上。新华社南京7月22日电(记者沈然通讯员翟梦洁)7月22日，记者从东南大学获悉，熊仁根教授团队、游玉萌教授课题组及其合作者在分子铁电和压电材料领域取得了重要研究进展。相关研究成果最近发表在国际顶级学术期刊《科学》上，引起了全球学术界的关注。

熊仁根教授在实验室向媒体展示了最新的发现。

22日，熊仁根教授在接受记者采访时介绍说，压电性是指一种材料在受到挤压或拉伸时能够产生电能的特性，或者是指一种材料在两端施加电压后会发生拉伸或缩短的特性。具有压电特性的材料也称为压电材料，它不仅可以像电机一样直接将电能转化为驱动力，还可以通过电能产生声波和超声波。例如，压电材料用于医用b超探头。此外，压电材料也用作超声波传感器、加速度传感器等。因为它们能将压力转换成电信号。现在，在智能手机上实现“抖动”等功能依赖于压电加速度传感器。“从卫星火箭到渔船和潜艇，从军用导弹到医用b超，可以说压电材料的使用已经渗透到社会的各个层面。”被采访的，是东南大学的研究团队。

然而，随着科学技术的发展，人们希望各种电器设备将越来越小，这就要求传统的压电材料被更大规模地“压缩”，甚至变成织物制成衣服穿。

"这些需求将给传统压电材料带来许多问题."熊仁根教授告诉记者，例如，压电陶瓷的生产需要数千度的高温。在这个温度下，大多数复杂的电子器件和柔性薄膜都无法承受这个温度；同时，陶瓷的高硬度在满足柔性要求时成为一个缺点；此外，必须提到的是，传统的压电陶瓷通常含有潜在的有毒金属，这不利于环境保护，并可能对生物体造成毒性。

必须提到的是，除了传统的陶瓷材料，还有另一种由分子组成的“分子材料”。这种特殊材料因其结构灵活、性能设计和控制空大、制造成本低、易制成薄膜、柔韧性好、可降解性和无毒等优点，一直是材料研究领域的热点之一。新发现的分子压电材料意味着中国在这一领域处于世界领先地位。

“为了弥补传统压电陶瓷在应用中存在的问题，研究者们在过去的100年里一直在努力改善分子材料的压电性能，希望用分子材料来弥补压电陶瓷的缺点，但收效甚微。”因此，熊仁根教授介绍，他的研究团队突破了传统的综合思维，找到了一条新的途径，创新性地从增加铁电极轴的数量入手，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。

据了解，这种新型分子铁电材料不仅继承了分子材料的优点，而且首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平。虽然这项研究只存在于实验室，但随着新型分子铁电体的发展和进步，制造具有实用性的柔性薄膜压电元件不再是遥不可及的梦想。

“在未来，这种具有优良压电性能的分子铁电材料将进一步缩小计算机芯片的尺寸，使之有可能像折叠纸一样折叠心率仪和b超机，或者用弯曲的衣服给手机充电。同时，随着分子材料良好的生物相容性，人们将制造出更安全的医用植入装置。此外，分子压电材料在传感器、人机交互技术、微机电系统、纳米机器人和主动柔性电子等领域具有广阔的应用前景。”熊仁根教授对这种材料的未来应用充满信心。

记者了解到，这项研究成果于2017年7月21日由国际顶级学术期刊《科学》在网上发表，标志着中国在分子材料领域再次领先。

本文也是江苏省分子铁电科学与应用重点实验室(前身为东南大学有序材料科学研究中心)的重要成果。本论文第一作者、合作作者游玉萌教授、合作作者廖伟强博士(合作作者)、熊仁根教授(合作作者)、叶恒云教授、张毅教授、付大伟教授、李鹏飞博士、王金兰教授均来自本实验室。(原标题是“中国发现新的发电材料:未来用衣服给手机充电”)

(主编:崔晨hx015)