石家莊鐵道大學材料學院教授趙晉津團隊聯合英國華威大學，在新型界面壓電材料研究領域取得重大突破，研究發現異質節界面結構對稱性變化產生高效壓電和熱釋電性能，相關成果8月20日發表於《自然》。
隨著全球能源需求的持續上升，大量電子設備廣泛應用到日常生活的方方面面，如何高效收集周圍環境中，常常被人忽略的能量成為眾多科學家研究的重要課題。新型發電設備往往兼具發電和傳感功能，不僅能將周圍環境中的機械能和熱能直接轉換為電能，還可以作為自供能傳感器不間斷的工作。
自1880年科學家發現壓電效應，至今已經有140年的歷史，但是將其應用於能量收集領域還是在近些年才引起人們的廣泛關注。壓電材料具有非中心對稱或極性對稱性質，壓電效應指直接將機械能轉換成電能，反之亦然，因此壓電材料成為實現能量轉換和信號傳遞的重要載體。而由外界溫度變化引起極性對稱改變產生表面電荷稱為熱釋電效應，是壓電效應的一種。然而，自然界存在的大量物質是中心對稱，並不具有壓電效應，如何開發一種通過外界環境誘導使物質形成非中心對稱從而具有高效壓電效應，是當前全球科學家關注的熱點和難點。
趙晉津團隊在研究中發現，中心對稱的物質「穿上金屬外衣」後可以產生內建電場，引起極性對稱，產生壓電和熱釋電突現效應。該新型壓電異質節結構可廣泛應用於傳感器、執行器和能量採集器，以及聲學與超聲、醫療與健康，體育與休閒、控制與檢測、交通、人機界面、安防、物聯網等多個領域。
該研究從材料界面能帶角度，揭示了環境壓力和溫度改變誘導產生界面極性的基本規律。（來源：中國科學報 高長安 王智）
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2602-4
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