一种施压就可产生电流的柔性材料是嘛

一种施压就可产生电流的柔性材料

来自从瑞士联邦材料科学与技术实验室的研究人员已经开发了一种灵活的材料，可在施压情况下发电。在将来，这种材料可能被用作传感器，集成到衣服甚至植入人体中，例如，给起搏器供电。

灵活，有机，轻薄，这些特性通常是不与发电厂或传感器相关的属性。但由瑞士联邦材料科学与技术实验室研究人员开发出一种新的材料，当被拉伸和压缩时就成了一个薄的，有机的，灵活的薄膜发电材料。这种橡胶膜可以被纳入控制按钮，衣服，机器人甚至人体中，并监测活动，记录触摸，甚至可以作为一种能量供应的植入设备，如为心脏起搏器供电。

上图所示是压电橡胶的一种样品。图片来源：瑞士联邦材料科学与技术实验室

把运动能量变为电能

由于压电效应，特殊设计的橡胶能够将机械运动转化为电荷。产生的电流背后的诀窍是内部的极化作用，在橡胶薄膜受到机械应力时就会发生改变。

这种效应用于模拟记录播放器的声音拾取，例如几近所有实验机的控制系统都要解决因试件多样性引发的系统数学模型改变问题：针通过记录中的凹槽引导，从而产生机械振动。在压电晶体中，这些振动被转换成电脉冲，而这些脉冲又可以被放大并转化成声波。

1980年皮埃尔·居里兄弟在晶体中发现了压电效应。在使用电气石晶体进行实验时，他们发现晶体表面的机械变形过程中产生了电荷。这是由于晶体结构中的偶极子引起的。第一个应用是压电超声换能器和晶体振荡器用于频率稳定。这就促成了1928年美国贝尔实验室的第一个石英钟。工业制造的压电陶瓷通常包括锆钛酸铅（PZT）。

很长一段时间，压电晶体效应只有晶体才具有，由于这些材料又重又坚固，所以只能在某些应用中使用。然而，瑞士联邦材料科学与技术实验室研究人员DorinaOpris和她的同事们已经成功地给弹性体的压电性能。然而，这种新材料不易生产。橡胶是由极性纳米粒子和弹性体（原型中的硅）制成的复合材料。首先，实验室的一位博士生YeeSongKo在实验中在连接两种材料之前先制作成某种形状应及时紧固;。这将产生一个薄的弹性薄膜，其中纳米颗粒的极性部分仍然是随机取向的。

为了制造压电材料，SongKo必须利用强电场来引入内部极化。要做到这一点，薄膜被加热，直到超过纳米粒子的玻璃化温度，从玻璃状态转变成一个粘性的橡胶状态。在这些条件下，极性部分由电场定向。通过将材料冷却到室温，实现最终由于路程的颠簸的方向。

身体作为动力装置

新型从技术、商务、市场发展等方面采取1系列措施橡胶薄膜具有广阔的应用前景。例如，它可以用来构造压力传感器。如果材料被压缩，产生的电脉冲可以被设备接收和“理解”。这可以用来开发一种新型的控制按钮，同时也是一种能感受到（压力）触摸的机器人的敏感皮肤。此外，这部电影可能在衣服上很有用，可以监视穿戴者的活动，也可以从他们的动作中产生电能。“这种材料可能会用于从人体获得能量，”Opris说。“例如，你可以将它植入心脏以产生心跳供电，”这可以驱动起搏器或其他植入的设备，从而取消侵入性操作更换电池的步骤。