科技日報(bào)蘭州5月11日電 （記者頡滿斌 通訊員余若怡）記者11日從蘭州大學(xué)獲悉，該?？蒲袌F(tuán)隊(duì)首次實(shí)驗(yàn)證實(shí)木材這一天然生物質(zhì)材料存在可觀的撓曲電效應(yīng)，拓展了人們對木材功能屬性的認(rèn)知邊界，為綠色、可持續(xù)柔性電子器件及自驅(qū)動(dòng)傳感器的開發(fā)提供了新的材料體系和技術(shù)支撐。相關(guān)成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然·通訊》上。
撓曲電效應(yīng)是指材料在非均勻變形（如彎曲）時(shí)，因應(yīng)變梯度導(dǎo)致正負(fù)電荷中心分離而產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象，理論上廣泛存在于各類固體材料中。然而，在木材等宏觀天然生物質(zhì)材料中直接探測這一效應(yīng)并不容易。
此次，研究團(tuán)隊(duì)以天然木材為對象，通過脫木質(zhì)素與壓縮重構(gòu)策略構(gòu)筑結(jié)構(gòu)木材料，顯著增強(qiáng)彎曲變形過程中的應(yīng)變梯度，結(jié)合系統(tǒng)電學(xué)測試與對照實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)木的本征撓曲電響應(yīng)。
研究表明，結(jié)構(gòu)木的撓曲電系數(shù)與鈦酸鍶、鈮酸鈉等典型介電陶瓷相當(dāng)，優(yōu)于氧化鋅、二氧化鈦、聚偏二氟乙烯等常見半導(dǎo)體及聚合物體系，顯示出天然生物質(zhì)材料通過結(jié)構(gòu)工程實(shí)現(xiàn)高性能機(jī)電功能化的可行性。
基于結(jié)構(gòu)木優(yōu)異的撓曲電性能，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步構(gòu)建了木基自驅(qū)動(dòng)柔性傳感器。該器件無需外部電源，可將人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的微小形變轉(zhuǎn)化為可檢測的電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對手指、手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)及肌肉收縮等細(xì)微動(dòng)作的實(shí)時(shí)感知，在可穿戴電子、健康監(jiān)測、人機(jī)交互等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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