纳米压电材料有望替代低能耗电池
2008-12-04 来源：科技日报
材料虽小影响非凡
随着压电材料运用越来越广泛，科学家们想到将其用于低能耗电子产品中，但传统的压电材料都太“大”，于是研制纳米级别的压电材料成为科研人员的全新领域。
卡金教授和休斯顿大学的同行合作，通过研究发现，厚度为21纳米左右的压电材料转化声波的能力最强，能够将声波能量转化成电能的效率提高百分之百。而且由于纳米材料的敏感性，比21纳米大或小的其他级别纳米材料都不能达到这么高的能量转换效率。
压电材料界的专家表示，卡金的这一新发现将会对低能耗电子产品带来极大影响，这一新材料将会在手机、笔记本电脑、专用通信装置以及其他普遍消费的电子产品如mp3播放器上大展身手，许多消费者因为对电池充电后使用时间的不满，而希望有东西能够取代这些电池。
这种压电材料还可能用于战场。在现代化战争中，战士们通常会携带很多先进的电子设备，比如爆炸物探测装置，一旦其内的电池没有电了，战士们就无法工作，而如果在传感器中装着纳米压电材料，通过采集携带装置战士脚步的能量，并将其转换成电能，探测任务就会顺利完成了，这种自发电技术将会在战争中普遍使用。
所以卡金的纳米压电材料虽然很小，只有21纳米厚，但其影响却是非同小可。
卡金认为，在压电材料的应用不断发展时，压电材料在纳米级的研究却是一个相当新的尝试，人们需要考虑众多不同和复杂的问题。打个比方，如果让你将研究的内容从电话亭大小的物体转至头发大小的材料，那么你自然会发现其中的难处。他表示，事实上，研究对象尺寸发生变化后，其对外界条件的反应特性也随之不同。在小尺寸材料的研究中，这些变化必须要纳入考虑的范围。
卡金说：“当材料缩小到纳米级尺寸时，它们的某些性能特征出现了极大的变化。压电材料就具有这样的变化特征。我们发现当它们的厚度介于20纳米至23纳米之间时，其压电效率提高了100%%。”他表示，目前他们在研究基本自然规律，并试图将之应用于更理想的工程材料的开发。此外，他们还将了解压电材料的化学结构和物理成分，以便采用改变材料结构的手段来提高它们的性能。
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（责任编辑：蔚蓝）
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