近日，石家莊鐵道大學(xué)材料學(xué)院趙晉津教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合英國華威大學(xué)Yang Mingmin等，在新型界面壓電材料研究領(lǐng)域取得重大突破——研究發(fā)現(xiàn)異質(zhì)節(jié)界面結(jié)構(gòu)對稱性變化產(chǎn)生高效壓電和熱釋電性能，該研究從材料界面能帶角度，揭示了環(huán)境壓力和溫度改變誘導(dǎo)產(chǎn)生界面極性的基本規(guī)律。

該成果發(fā)表在8月20日出版《自然》期刊（Nature, 2020, 584, 377–381，影響因子IF=42.778），石家莊鐵道大學(xué)材料學(xué)院和機(jī)械學(xué)院分別為該研究成果的貢獻(xiàn)單位。這是我校研究成果首次發(fā)表在國際頂級(jí)期刊《自然》上，為石家莊鐵道大學(xué)建校70周年獻(xiàn)上一份厚禮。

隨著全球能源需求的持續(xù)上升，大量電子設(shè)備廣泛應(yīng)用到日常生活的方方面面，如何高效收集周圍環(huán)境中，常常被人忽略的能量成為眾多科學(xué)家研究的重要課題。新型發(fā)電設(shè)備往往兼具發(fā)電和傳感功能，不僅能將周圍環(huán)境中的機(jī)械能和熱能直接轉(zhuǎn)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(xué)家發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)，至今已經(jīng)有140年的歷史，但是將其應(yīng)用于能量收集領(lǐng)域還是在近些年才引起人們的廣泛關(guān)注。壓電材料具有非中心對稱或極性對稱性質(zhì)，壓電效應(yīng)指直接將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，反之亦然，因此壓電材料成為實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳遞的重要載體。而由外界溫度變化引起極性對稱改變產(chǎn)生表面電荷稱為熱釋電效應(yīng)，是壓電效應(yīng)的一種。然而，自然界存在的大量物質(zhì)是中心對稱，并不具有壓電效應(yīng)，如何開發(fā)一種通過外界環(huán)境誘導(dǎo)使物質(zhì)形成非中心對稱從而具有高效壓電效應(yīng)，是當(dāng)前全球科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。趙晉津教授團(tuán)隊(duì)最新《自然》研究成果，發(fā)現(xiàn)中心對稱的物質(zhì)“穿上金屬外衣”后可以產(chǎn)生內(nèi)建電場，引起極性對稱，產(chǎn)生壓電和熱釋電突現(xiàn)效應(yīng)。該新型壓電異質(zhì)節(jié)結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于傳感器、執(zhí)行器和能量采集器，在聲學(xué)與超聲、醫(yī)療與健康，體育與休閑、控制與檢測、交通、人機(jī)界面、安防、物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。

趙晉津教授團(tuán)隊(duì)一直致力于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料壓電效應(yīng)，以及壓電效應(yīng)在能源和傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用研究。近年相關(guān)系列研究成果發(fā)表在國際頂級(jí)期刊《自然通訊》，《先進(jìn)材料》，《科學(xué)通報(bào)》，《納米能源》（Nature Communications, 2018, 9, 4807；Advanced Materials, 2020, 2001107; Advanced Materials,2019, 31, 1902870; Science Bulletin, 2017, 62, 1173–1176; Nano Energy. 2019, 60, 476-84.）等。

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