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近日，北方工業(yè)大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院何廣平教授領(lǐng)導(dǎo)的機(jī)器人與MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)課題組在柔性納米能量收集/傳感器研究取得重要進(jìn)展，其研究論文《Flexible Semitransparent Energy Harvester with High Pressure Sensitivity and Power Density Based on Laterally Aligned PZT Single-Crystal Nanowires》在國(guó)際著名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》 (IF：7.504，SCI一區(qū)TOP) 上發(fā)表。北方工業(yè)大學(xué)機(jī)材學(xué)院趙全亮副教授為該研究論文第一作者，何廣平教授、北京科技大學(xué)宋維力副教授為共同通訊作者。

壓力式柔性納米能量收集器是一種利用微納加工和納米材料制備技術(shù)制造的可將壓力機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的柔性微型電子器件，同時(shí)還兼具動(dòng)態(tài)壓力傳感器功能。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壓電式柔性納米能量收集器主要采用“三明治”多層膜復(fù)合結(jié)構(gòu)，處于中間層的納米壓電材料產(chǎn)生的電荷很難通過(guò)其周圍的低介電常數(shù)絕緣聚合物到達(dá)上、下電極層，易導(dǎo)致較低的輸出電流密度和功率密度。

  何廣平課題組采用水熱法合成了鋯鈦酸鉛 (PZT) 壓電單晶納米線，并與MEMS微加工技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)制造了PZT納米線橫向分布結(jié)構(gòu)的柔性納米能量收集器。其中，PZT納米線與平行叉指電極直接接觸，可使壓力產(chǎn)生的壓電電荷更容易直接到達(dá)電極層并輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該器件的壓力靈敏度和直流功率輸出性能比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壓電式柔性納米能量收集器分別提高了約2個(gè)數(shù)量級(jí)和2.7倍，同時(shí)該器件還具有可見(jiàn)-近紅外光半透明特性和較好的壓力傳感線性度，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境能量收集發(fā)電、智能電子皮膚、柔性觸屏傳感顯示、便攜/可穿戴式電子器件等方面。