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可以拉伸发电的聚合物！实现了70%的发电效率

文章来源：贤集网更新时间：2022-03-29 15:20:41

压电材料可以将机械应力转化为电能，反之亦然，可以用于传感器、执行器和许多其他应用。但是，在聚合物(由分子链组成的材料，通常用于塑料、药物和其他)中实现压电是困难的。

张和宾夕法尼亚州立大学领导的跨学科研究团队开发了一种具有强大压电性能的聚合物，比之前的迭代开发成果提高了60%的发电效率。他们今天在《科学》杂志上发表了他们的研究结果。

著名的电气工程教授张启明说：“在历史上，聚合物的机电耦合非常低，我们着手改善这一点，因为聚合物的相对柔软性使其成为各种领域软传感器和执行器的优秀候选人，包括生物传感、声纳、人工肌肉等。”

为了制造这种材料，研究人员故意在聚合物中加入化学杂质。这个过程，被称为掺杂，允许研究人员调整材料的性质以产生理想的效果——前提是他们整合了正确数量的杂质。添加太少的掺杂剂可能会阻止理想效果的产生，而添加太多的掺杂剂可能会引入有害的特性，从而妨碍材料的功能。

掺杂扭曲了聚合物结构组分中正电荷和负电荷之间的间距。这种扭曲隔离了相反的电荷，使元件能够更有效地积累外部电荷。当聚合物变形时，这种积累增强了聚合物中的电转移。

为了增强掺杂效果并确保分子链的排列，研究人员拉伸了聚合物。这种排列方式比随机排列的聚合物更能促进机电响应。

聚合物的发电效率大大提高了，通过这个过程，我们实现了70%的效率，比之前的10%的效率有了很大的提高。

这种强劲的机电性能，在硬质陶瓷材料中更为常见，可以使柔性聚合物的各种应用成为可能。由于这种聚合物对类似水和人体组织的声波具有抵抗性，因此它可以应用于医疗成像、水下水听器或压力传感器。聚合物往往比陶瓷更轻，更可配置，因此这种聚合物可以为探索成像、机器人技术等方面的改进提供机会。

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