分子材料壓電性不足難題破解

科技日報南京7月24日電 （實習生張天嬌 記者張曄）手機能像薄膜一樣隨意彎曲，B超儀可以貼在身上，衣服可以通過彎折發電……24日，記者從東南大學獲悉，該校與美國托萊多大學、北京大學等單位合作，合成了一類具有優異壓電性能的分子鐵電材料。這一成果解決了困擾學界130多年的分子材料壓電性不足的世紀難題。

壓電性指的是材料在受擠壓或拉伸時可以產生電，或在材料兩端施加電壓後材料能伸長或縮短的特性。1880年，居里兄弟首先發現電氣石的壓電效應，從此開始了壓電學的歷史。壓電材料可以直接將電力轉化成驅動力，用電產生聲波、超聲波，可廣泛應用於消費電子、醫療和國防等眾多領域。

傳統壓電陶瓷材料製造溫度高、硬度大、有一定毒性，相比較而言，「分子材料」結構靈活多變、性質設計調控空間大、製作成本低、容易製成薄膜、柔韌性好、可降解、無毒害。研究者們一直在努力提升分子材料的壓電性能，希望補足壓電陶瓷的短板，但收效甚微。在這一背景下，科學家突破傳統的思路，從提升鐵電極軸數量入手，利用相變前後對稱性的巨大變化，發現了一類具有優異壓電性能的分子鐵電材料。

據悉，這種新型分子鐵電材料不僅秉承了分子材料的優勢，同時在壓電性能上也達到了傳統壓電陶瓷的水平。東南大學教授熊仁根說：「未來，這種具有優良壓電特性的分子鐵電材料將會使計算機晶元的體積進一步縮小。憑藉著分子材料的良好生物兼容性，人們將製作出更加安全的醫學植入器件。該材料將在感測器、人機交互技術、微機電系統、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。」該研究成果已於近日在國際頂尖學術雜誌《科學》在線發表。

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