在我們生活的周?chē)嬖谥鵁o(wú)限的動(dòng)能，壓電材料有助于充分吸收、儲(chǔ)存和使用各類(lèi)機(jī)械動(dòng)能，改變?nèi)伺c自然的互動(dòng)方式。伴隨著數(shù)字無(wú)線傳輸技術(shù)的日益成熟，智能壓電材料傳感器應(yīng)用愈加普及，特別是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。
壓電材料
壓電材料是受到壓力作用時(shí)會(huì)在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。一般分為有機(jī)壓電材料、無(wú)機(jī)壓電材料以及復(fù)合壓電材料。
壓電器件最早采用的材料是石英晶體，接著是BaTiO3、Pb（Zr，Ti）O3 等壓電陶瓷以及鈮酸鋰、鉭酸鋰和氧化鋅等壓電晶體。這些晶體的對(duì)稱(chēng)性較低，當(dāng)受到外力作用發(fā)生形變時(shí)，晶胞中正負(fù)離子的相對(duì)位移使正負(fù)電荷中心不再重合，導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀極化，而晶體表面電荷面密度等于極化強(qiáng)度在表面法向上的投影，所以壓電材料受壓力作用形變時(shí)兩端 面會(huì)出現(xiàn)異號(hào)電荷。反之，壓電材料在電場(chǎng)中發(fā)生極化時(shí)，會(huì)因電荷中心的位移導(dǎo)致材料變形。
基于硅半導(dǎo)體的壓電材料通常為晶體狀態(tài)，可有效將各類(lèi)微小的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為所需的電能，當(dāng)對(duì)壓電材料施加外部機(jī)械動(dòng)能時(shí)，材料內(nèi)部電荷重新排列形成電位差。最典型的壓電材料應(yīng)用是打火機(jī)點(diǎn)火裝置，將手指機(jī)械壓力動(dòng)能轉(zhuǎn)化為火花電能。
壓電材料技術(shù)同納米技術(shù)相結(jié)合，如納米線、納米片或納米薄板，最大的優(yōu)勢(shì)在于同電子微芯片的相互兼容性、靈活性和可穿戴性，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)字、電子、壓電、儲(chǔ)能等功能。
歐盟科研理事會(huì)為此提供200萬(wàn)歐元，資助西班牙國(guó)家微電子中心領(lǐng)導(dǎo)的歐洲SINERGY科研團(tuán)隊(duì)，致力于納米結(jié)構(gòu)智能壓電材料傳感技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。目前的研發(fā)創(chuàng)新活動(dòng)主要集中于空客（Airbus）智能壓電材料傳感器的研制開(kāi)發(fā)，已取得多項(xiàng)技術(shù)突破。飛機(jī)內(nèi)部6000多各類(lèi)傳感器，相互連接的電纜布線和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高昂，無(wú)線傳輸和壓電材料傳感技術(shù)相結(jié)合，可高效提供低成本的節(jié)能儲(chǔ)能解決方案。
納米結(jié)構(gòu)壓電材料傳感器結(jié)合微芯片，在日常數(shù)字電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景?？蒲袌F(tuán)隊(duì)已創(chuàng)辦2家初創(chuàng)公司，正在從事智能壓電材料傳感器的商業(yè)化推廣應(yīng)用，并成功進(jìn)入智能電網(wǎng)、智能交通、智能家庭和智慧城市等行業(yè)。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
