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可以拉伸發電的聚合物！實現了70%的發電效率

文章來源：賢集網更新時間：2022-03-29 15:20:41

壓電材料可以將機械應力轉化為電能，反之亦然，可以用于傳感器、執行器和許多其他應用。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)中實現壓電是困難的。

張和賓夕法尼亞州立大學領導的跨學科研究團隊開發了一種具有強大壓電性能的聚合物，比之前的迭代開發成果提高了60%的發電效率。他們今天在《科學》雜志上發表了他們的研究結果。

著名的電氣工程教授張啟明說：“在歷史上，聚合物的機電耦合非常低，我們著手改善這一點，因為聚合物的相對柔軟性使其成為各種領域軟傳感器和執行器的優秀候選人，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雜質。這個過程，被稱為摻雜，允許研究人員調整材料的性質以產生理想的效果——前提是他們整合了正確數量的雜質。添加太少的摻雜劑可能會阻止理想效果的產生，而添加太多的摻雜劑可能會引入有害的特性，從而妨礙材料的功能。

摻雜扭曲了聚合物結構組分中正電荷和負電荷之間的間距。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。當聚合物變形時，這種積累增強了聚合物中的電轉移。

為了增強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排列的聚合物更能促進機電響應。

聚合物的發電效率大大提高了，通過這個過程，我們實現了70%的效率，比之前的10%的效率有了很大的提高。

這種強勁的機電性能，在硬質陶瓷材料中更為常見，可以使柔性聚合物的各種應用成為可能。由于這種聚合物對類似水和人體組織的聲波具有抵抗性，因此它可以應用于醫療成像、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、機器人技術等方面的改進提供機會。

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來源：賢集網
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