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在大型压电材料上推打印

  本港台现场报码视频,研究人员开发出一种革命性的方法来“印刷”大尺寸二维压电材料片,为压电传感器和能量收集开辟了新的机会。

  迄今为止,没有2D压电材料以大片制造,使得不可能集成到硅芯片中或用于大规模表面制造。

  这种限制意味着压电加速度计设备 - 例如车辆气囊触发器或识别移动电话中方向变化的设备 - 需要将单独的昂贵组件嵌入硅衬底中,这增加了显着的制造成本。

  现在,墨尔本皇家墨尔本理工大学的FLEET研究人员已经展示了一种生产大规模二维磷酸镓薄板的方法,允许这种材料在低成本,低温制造工艺中大规模地形成在硅基板或任何其他表面上。

  磷酸镓(GaPO 4)是一种重要的压电材料,常用于压力传感器和微量级质量测量,特别是在高温或其他恶劣环境中。

  “在科学领域,这项工作经常以过去的成功为基础,”首席研究员Kourosh Kalantar-zadeh教授解释道。“我们采用了最近开发的液态金属材料沉积技术,通过简单的两步工艺制造出GaPO 4二维薄膜。”

  现任新南威尔士大学化学工程教授的Kalantar-zadeh教授领导了开发新方法的团队,同时担任RMIT大学电子工程系教授。由于RMIT的Torben Daeneke博士做出的重大贡献以及作品的第一作者,博士研究员Nitu Syed所表现出的极端坚持和专注,这项工作得以实现。

  革命性的新方法可以轻松,低成本地生长大面积(几厘米),宽带隙,单位晶胞厚度的2D GaPO 4纳米片。

  由于氧化物与大部分液态金属之间缺乏亲和力,可以从液态镓表面去除自限性氧化镓

  将薄膜“印刷”到基材上并通过暴露于磷酸盐蒸气将其转化为2D GaPO 4。

  新工艺简单,可扩展,低温且经济高效,大大扩展了工业材料的规模和质量范围。

  该方法适用于独立式GaPO 4纳米片的合成。低温合成方法与各种电子器件制造程序兼容,为未来2D压电材料的开发提供了途径。

  这种简单的工业兼容程序可将大表面积2D压电薄膜印刷到任何基板上,为压电传感器和能量采集器的开发提供了巨大的机会。

  这些材料可以将施加的机械力或应变转换成电能。这些材料构成了声音和压力传感器,通过振动或弯曲驱动的嵌入式设备的基础,甚至是用于燃气烧烤炉和炉灶的简单“压电”打火机。

  压电材料还可以利用微小机械位移,振动,弯曲或拉伸产生的小电压来为小型化设备供电。

  磷酸镓是一种类似石英的晶体,用于压电应用,如压力传感器,自20世纪80年代后期以来,特别适用于高温应用。因为它不是以分层结构自然结晶并因此不能使用常规方法剥离,所以迄今为止它的使用仅限于依赖于从其体积雕刻晶体的应用。