北航PNAS：絲瓜絡的巨撓曲電效應

鋼鐵俠 1周前 (10-01) 319瀏覽

能夠在機械刺激或者電場作用下發生變形的柔性材料在軟體機器人、生物醫用具有廣泛應用場景。然而，有望實現這一目標的性質，例如壓電性，在典型的柔性材料中是不存在的。而作為替代形式——撓曲電效應普不受材料對稱性限制，存在于所有的電介質中。然而，柔性材料的撓曲電響應通常比較微弱，因此仍然是一個關鍵的瓶頸。

北京航空航天大學邵麗華教授與北京大學王建祥教授，美國工程院院士、休斯頓大學Pradeep Sharma教授合作發現了天然多孔材料—植物絲瓜絡的巨撓曲電效應。研究工作建立了力-電耦合模型，揭示了其力-電耦合機制，發現植絲瓜絡展現出優異的力-電耦合性能，比密度等效壓電系數超過常見壓電材料-PVDF的50倍、是PZT的10倍。工作還展示了絲瓜絡作為綠色智能傳感器，用于檢測機械變形、傳感壓力，識別聲音/音節等；同時，也可以作為應變梯度發電機，經過對60×20×6mm3的絲瓜絡按壓幾分鐘后，其將機械能轉換為電能，輸出撓曲電流點亮了6個LED。研究成果以The giant flexoelectric effect in a luffa plant-based sponge for green devices and energy harvesters為題發表于PNAS。