我國發(fā)布世界首例無金屬鈣鈦礦型鐵電體材料

2018年7月13日，《科學(xué)》雜志在線發(fā)表東南大學(xué)游雨蒙課題組在“分子鐵電材料”領(lǐng)域取得的重要研究進(jìn)展，首次發(fā)現(xiàn)無金屬鈣鈦礦型鐵電體。這種材料由于不含金屬，具備柔韌性、易加工、低能耗，低污染等特質(zhì)，在光電器件、納米機(jī)器人等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

常見的鈣鈦礦材料包括無機(jī)鈣鈦礦和有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦，而多年來，人們一直在尋找全有機(jī)鈣鈦礦材料，即無金屬鈣鈦礦。東南大學(xué)的分子鐵電團(tuán)隊經(jīng)過多年攻關(guān)，利用帶電分子集團(tuán)取代無機(jī)離子，成功制備出一大類共計23種全有機(jī)新型鈣鈦礦材料。

團(tuán)隊還合成了4種材料的左手對映體、右手對映體及外消旋化合物，并分別證明了它們的鐵電性。目前，左手性、右手性和無手性的化合物同時具有鐵電性的例子為全球首次報道。這類材料也將在數(shù)據(jù)存儲、光量子通信等領(lǐng)域中獲得更廣闊的應(yīng)用前景。

多低維納米材料協(xié)同效應(yīng)解決高靈敏度與工作形變矛盾

國家“青年千人計劃”入選者，南開大學(xué)梁嘉杰博士利用三種低維納米材料協(xié)同效應(yīng)，首次成功解決了應(yīng)力傳感器中高靈敏度與大工作形變矛盾，極大地提高了可穿戴設(shè)備等應(yīng)力傳感器器件性能。相關(guān)論文刊登在《先進(jìn)功能材料》雜志。

研究采用的納米功能材料主要包括富勒烯、金屬銀納米線、氧化石墨烯等，以剛性層狀結(jié)構(gòu)材料為主體，低摩擦系數(shù)材料為客體，將客體引入主體以提高主體柔性，以此制作的應(yīng)力傳感器可在很大的工作形變范圍內(nèi)保持極高的響應(yīng)靈敏度，可以清晰地捕捉到手腕上因脈搏跳動引起的皮膚運(yùn)動，并清晰記錄脈搏跳動的3個特征峰；若放置在喉嚨位置，可以清楚地察覺人體聲帶發(fā)聲并辨認(rèn)出不同的音節(jié)變化。

據(jù)介紹，該新型應(yīng)力傳感器可以通過印刷法一步打印成型，具有重復(fù)性好、制備過程簡單等優(yōu)勢，為實現(xiàn)真正的產(chǎn)品化提供很好的材料基礎(chǔ)。

混合網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)制作透明指紋傳感器

《自然·通訊》雜志近日發(fā)表了韓國蔚山國立科技研究所一個團(tuán)隊的一項材料科學(xué)新突破：以用超長銀納米纖維和純銀納米線制成隨機(jī)混合網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出新型透明電極，進(jìn)而產(chǎn)生一種透明的指紋傳感器，用戶可以將手指放在屏幕的任何位置進(jìn)行身份識別，而不需要使用指紋激活按鈕。

指紋傳感器是電子設(shè)備實現(xiàn)指紋自動采集的關(guān)鍵器件。消費(fèi)電子市場一直大力追求透明的指紋傳感器。不過，現(xiàn)階段的技術(shù)受限于關(guān)鍵性的設(shè)計限制。研究團(tuán)隊設(shè)計了一種新方法，以超長銀納米纖維和純銀納米線組成隨機(jī)混合網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)，這種混合網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出較高的光傳輸力和低電阻，極耐機(jī)械彎折。將其融入指紋傳感器陣列后，就得到一個高分辨率裝置，能夠準(zhǔn)確可靠地檢測觸摸條件下指紋的脊谷區(qū)域。研究團(tuán)隊將指紋傳感器陣列、壓敏晶體管和溫度傳感器集成至智能手機(jī)顯示屏，借此展示了這項新技術(shù)在移動設(shè)備上的可應(yīng)用性。這也意味著，這種傳感器有望在未來取代指紋激活按鈕。

硫化鋇鈦提升紅外傳感器性能解決自動駕駛難題

南加州大學(xué)助理教授Jayakanth Ravichandran正在研發(fā)一系列新材料——硫系鈣鈦礦，其中的硫化鋇鈦（BTS）可制備成較大晶粒。

該材料可與光發(fā)生交互反應(yīng)，光的折射方向取決于其雙折射光屬性。雙折射是造成雙重折射現(xiàn)象的原因，當(dāng)光線入射到雙折射材料上時，光線被偏振分成兩條略微不同的路徑。在已知的結(jié)晶類材料中，BTS的雙折射率最高。

BTS材料可被用于傳感器設(shè)備，有助于過濾不同方向的光，從而感知遠(yuǎn)處的目標(biāo)物。該特性或能大幅提升自動駕駛車載紅線外傳感器的性能，在可見度極差的條件下，依然能為車載系統(tǒng)提供車輛的周邊環(huán)境視圖。

研究人員認(rèn)為，這類材料可提升人類的感知性。除自動駕駛車輛外，該材料或能實現(xiàn)熱量感知或溫度探測。此外，對用戶及環(huán)境而言，該類材料較為安全。相較于當(dāng)前紅外設(shè)備所用的材料（含汞和鎘），BTS易于處理。