新研究

純凈水也能讓石墨烯發電

當一滴水在石墨烯表面滾動，石墨烯敏銳地“覺察”到了細微的運動，并產生持續的電流。浙江大學林時勝研究小組闡述了這一現象的奧秘：原來是襯底在石墨烯傳感和能源收集方面發揮了關鍵作用。

水滴的重力會讓襯底表面產生壓電電荷，進而在石墨烯的上表面誘導出一層定向排列的水分子或者離子，它們與石墨烯層一起屏蔽了襯底產生的壓電電荷。石墨烯中的電子可以以光速的1/300快速移動，當水滴在石墨烯表面移動時，由于水滴中的離子或水分子的運動速度比石墨烯的電子慢幾個數量級，所以水滴對襯底壓電電荷的屏蔽效應和石墨烯相比會表現的相對遲緩一些，從而能夠引起石墨烯中的一個持續的載流子移動，實現電流和電壓輸出。

“由于石墨烯很薄，我們必須靠支撐材料來構建石墨烯器件。但在水滴與石墨烯相互作用機制方面，很少有人關注支撐材料也就是襯底對石墨烯與水相互作用的影響。”浙江大學博導、副教授林時勝說，基于對襯底的關注，2016年，研究小組構建了一種石墨烯—壓電薄膜異質器件，以此來探究襯底在石墨烯水流感應電壓產生過程的具體作用。

這項研究成果對開發新型納米發電機、石墨烯功能器件，以及推動石墨烯傳感器和能源發電的有關研究具有重要意義。

新納米線可大幅度提高紅外探測儀器靈敏度

江漢大學曹元成教授團隊與英國蘭開斯特大學半導體中心首席研究員莊乾東博士團隊合作研發了一種新材料，應用于實踐，比如導彈紅外探測和夜視儀，可以在目前的基礎上，提高50%探測靈敏度，讓現有的大部分防紅外偽裝失效，民用方面則更加廣泛。

根據曹元成教授介紹，銦砷納米線作為高光電轉換效率材料，是研究的主要對象，尤其是基于碳的銦砷一維納米線，是高集成度光電子集成電路的研究熱點。然而，這些材料在制備過程中，晶體結構容易產生缺陷，導致這類材料對光的響應效率低下或者無響應，特別是在中長紅外波段方面尤其明顯。

研究人員在砷化銦中摻入銻元素，合成一種新的銻摻雜砷化銦納米線，大幅降低了銦砷納米線的結構缺陷，同時通過銻元素的自我催化功能，顯著提升新物質對紅外光子的響應性。這種納米線對光的響應波長，達到了5.1μm，從而涵蓋整個中紅外光譜，是目前最長的紅外波響應納米線，可應用于室溫下高效工作的中波紅外、長波紅外光電探測器、紅外發射器、高靈敏度光電晶體管等等，是制造各種光電子設備的理想材料。

靈敏度提高100倍的光纖應變傳感器

大連理工大學教授黃輝團隊研發了一種溫度系數可調的高靈敏度光纖應變傳感器。該傳感器與現有主流產品光纖光柵應變傳感器相比，其靈敏度提高了100多倍，特別是可以補償各種被測物的熱膨脹，消除因環境溫度變化導致的測量誤差。

這種光纖應變傳感器由應變膜、光纖準直器，以及傳動桿構成。其傳動桿采用旋鈕結構，由兩種不同熱膨脹系數的螺帽與螺絲構成，可以在大范圍內精確調節傳動桿的熱膨脹系數，抵消各種被測物的熱膨脹影響。

研究團隊通過采用光纖準直器來接收應變膜反射的光束，大幅地提高了檢測靈敏度。此次所研制的光纖傳感器，其檢測范圍達到1.1×103με，檢測極限為5.7×10-3με,最高工作頻率為1.18 kHz，溫度系數調節范圍為 -0.15～+0.19 dB/℃。