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可以拉伸發(fā)電的聚合物！實(shí)現(xiàn)了70%的發(fā)電效率
文章來源：賢集網(wǎng) 更新時(shí)間：2022-03-29 15:20:41
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壓電材料可以將機(jī)械應(yīng)力轉(zhuǎn)化為電能，反之亦然，可以用于傳感器、執(zhí)行器和許多其他應(yīng)用。但是，在聚合物(由分子鏈組成的材料，通常用于塑料、藥物和其他)中實(shí)現(xiàn)壓電是困難的。 張和賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有強(qiáng)大壓電性能的聚合物，比之前的迭代開發(fā)成果提高了60%的發(fā)電效率。他們今天在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。 著名的電氣工程教授張啟明說：“在歷史上，聚合物的機(jī)電耦合非常低，我們著手改善這一點(diǎn)，因?yàn)榫酆衔锏南鄬?duì)柔軟性使其成為各種領(lǐng)域軟傳感器和執(zhí)行器的優(yōu)秀候選人，包括生物傳感、聲納、人工肌肉等。” 為了制造這種材料，研究人員故意在聚合物中加入化學(xué)雜質(zhì)。這個(gè)過程，被稱為摻雜，允許研究人員調(diào)整材料的性質(zhì)以產(chǎn)生理想的效果——前提是他們整合了正確數(shù)量的雜質(zhì)。添加太少的摻雜劑可能會(huì)阻止理想效果的產(chǎn)生，而添加太多的摻雜劑可能會(huì)引入有害的特性，從而妨礙材料的功能。 摻雜扭曲了聚合物結(jié)構(gòu)組分中正電荷和負(fù)電荷之間的間距。這種扭曲隔離了相反的電荷，使元件能夠更有效地積累外部電荷。當(dāng)聚合物變形時(shí)，這種積累增強(qiáng)了聚合物中的電轉(zhuǎn)移。 為了增強(qiáng)摻雜效果并確保分子鏈的排列，研究人員拉伸了聚合物。這種排列方式比隨機(jī)排列的聚合物更能促進(jìn)機(jī)電響應(yīng)。 聚合物的發(fā)電效率大大提高了，通過這個(gè)過程，我們實(shí)現(xiàn)了70%的效率，比之前的10%的效率有了很大的提高。 這種強(qiáng)勁的機(jī)電性能，在硬質(zhì)陶瓷材料中更為常見，可以使柔性聚合物的各種應(yīng)用成為可能。由于這種聚合物對(duì)類似水和人體組織的聲波具有抵抗性，因此它可以應(yīng)用于醫(yī)療成像、水下水聽器或壓力傳感器。聚合物往往比陶瓷更輕，更可配置，因此這種聚合物可以為探索成像、機(jī)器人技術(shù)等方面的改進(jìn)提供機(jī)會(huì)。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_507707.html 來源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |
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