新材料让你用衣服给手机充电

22日，记者从东南大学获悉，该校熊仁根教授团队、游玉萌教授团队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*学术杂志《科学》上，受到了全世界的关注。

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被挤压或拉伸时能够产生电能，或者在材料上施加电压后能够拉伸或缩短。压电材料也称为压电材料。这种材料不仅能像马达一样直接将电转化为驱动力，还能通过电产生声波和超声波。例如，压电材料用于医用b超探头。不仅如此，由于其将压力转换成电信号的能力，压电材料也被用作超声波传感器、加速度传感器等。现在在智能手机上实现“摇啊摇”等功能是借助压电加速度传感器实现的。“从卫星火箭到渔船和潜艇，从军用导弹到医用超声波，可以说压电材料的使用已经渗透到社会的各个方面。”

然而，随着科学技术的发展，人们希望各种电器设备的尺寸越来越小，这就要求传统的压电材料在更大的范围内被“压缩”，甚至成为织物制成衣服穿在身上。

"对于传统的压电材料，这些要求会导致许多问题."例如，熊仁根教授告诉记者，压电陶瓷需要几千度的高温。在这个温度下，大多数精密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韧性要求时成为一个缺点。此外，必须提及的是，传统压电陶瓷通常含有潜在的有毒金属，这不利于环境保护，并可能对生物体产生毒性。

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”。这类特殊材料因其具有结构灵活、性能设计和控制空间大、制造成本低、薄膜易于制作、柔韧性好、可降解、无毒等优点，一直是材料研究领域的热点之一。

分子压电材料的最新发现意味着中国在这一领域处于世界前列。

为了弥补传统压电陶瓷在应用中存在的问题，近百年来，研究人员一直试图改善分子材料的压电性能，希望分子材料能用来补充压电陶瓷的短板，但收效甚微熊仁根教授说，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。从增加铁电极轴的数量开始，利用相变前后对称性的巨大变化，他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，而且在压电性能上首次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中，但是随着新型分子铁电体的发展和进步，生产具有实用性的柔性薄膜压电元件已经不再是一个遥不可及的梦想。

“将来，这种具有优异压电性能的分子铁电材料将进一步减少计算机芯片的体积，使折叠和弯曲心率仪和像纸一样的b超机成为可能，或者通过弯曲衣服给手机充电成为可能。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领域也有很大的应用前景。”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*学术杂志《科学》在线发布，标志着中国在分子材料领域再次走在世界前列。

本论文也是江苏省分子铁电体与应用重点实验室(原东南大学有序材料科学研究中心)的重要成果。论文的第一作者和合著者游玉萌教授、合著者廖伟强博士(合著者)、熊仁根教授(来文的合著者)、叶恒云教授、张毅教授、付大伟教授、*飞博士和王金兰教授均来自该实验室。