新材料

我國發布世界首例無金屬鈣鈦礦型鐵電體材料

2018年7月13日，《科學》雜志在線發表東南大學游雨蒙課題組在“分子鐵電材料”領域取得的重要研究進展，首次發現無金屬鈣鈦礦型鐵電體。這種材料由于不含金屬，具備柔韌性、易加工、低能耗，低污染等特質，在光電器件、納米機器人等領域具有廣泛的應用前景。

常見的鈣鈦礦材料包括無機鈣鈦礦和有機/無機雜化鈣鈦礦，而多年來，人們一直在尋找全有機鈣鈦礦材料，即無金屬鈣鈦礦。東南大學的分子鐵電團隊經過多年攻關，利用帶電分子集團取代無機離子，成功制備出一大類共計23種全有機新型鈣鈦礦材料。

團隊還合成了4種材料的左手對映體、右手對映體及外消旋化合物，并分別證明了它們的鐵電性。目前，左手性、右手性和無手性的化合物同時具有鐵電性的例子為全球首次報道。這類材料也將在數據存儲、光量子通信等領域中獲得更廣闊的應用前景。

多低維納米材料協同效應解決高靈敏度與工作形變矛盾

國家“青年千人計劃”入選者，南開大學梁嘉杰博士利用三種低維納米材料協同效應，首次成功解決了應力傳感器中高靈敏度與大工作形變矛盾，極大地提高了可穿戴設備等應力傳感器器件性能。相關論文刊登在《先進功能材料》雜志。

研究采用的納米功能材料主要包括富勒烯、金屬銀納米線、氧化石墨烯等，以剛性層狀結構材料為主體，低摩擦系數材料為客體，將客體引入主體以提高主體柔性，以此制作的應力傳感器可在很大的工作形變范圍內保持極高的響應靈敏度，可以清晰地捕捉到手腕上因脈搏跳動引起的皮膚運動，并清晰記錄脈搏跳動的3個特征峰；若放置在喉嚨位置，可以清楚地察覺人體聲帶發聲并辨認出不同的音節變化。

據介紹，該新型應力傳感器可以通過印刷法一步打印成型，具有重復性好、制備過程簡單等優勢，為實現真正的產品化提供很好的材料基礎。

混合網絡納米結構制作透明指紋傳感器

《自然·通訊》雜志近日發表了韓國蔚山國立科技研究所一個團隊的一項材料科學新突破：以用超長銀納米纖維和純銀納米線制成隨機混合網絡納米結構，創造出新型透明電極，進而產生一種透明的指紋傳感器，用戶可以將手指放在屏幕的任何位置進行身份識別，而不需要使用指紋激活按鈕。

指紋傳感器是電子設備實現指紋自動采集的關鍵器件。消費電子市場一直大力追求透明的指紋傳感器。不過，現階段的技術受限于關鍵性的設計限制。研究團隊設計了一種新方法，以超長銀納米纖維和純銀納米線組成隨機混合網絡納米結構，這種混合網絡表現出較高的光傳輸力和低電阻，極耐機械彎折。將其融入指紋傳感器陣列后，就得到一個高分辨率裝置，能夠準確可靠地檢測觸摸條件下指紋的脊谷區域。研究團隊將指紋傳感器陣列、壓敏晶體管和溫度傳感器集成至智能手機顯示屏，借此展示了這項新技術在移動設備上的可應用性。這也意味著，這種傳感器有望在未來取代指紋激活按鈕。

硫化鋇鈦提升紅外傳感器性能解決自動駕駛難題

南加州大學助理教授Jayakanth Ravichandran正在研發一系列新材料——硫系鈣鈦礦，其中的硫化鋇鈦（BTS）可制備成較大晶粒。

該材料可與光發生交互反應，光的折射方向取決于其雙折射光屬性。雙折射是造成雙重折射現象的原因，當光線入射到雙折射材料上時，光線被偏振分成兩條略微不同的路徑。在已知的結晶類材料中，BTS的雙折射率最高。

BTS材料可被用于傳感器設備，有助于過濾不同方向的光，從而感知遠處的目標物。該特性或能大幅提升自動駕駛車載紅線外傳感器的性能，在可見度極差的條件下，依然能為車載系統提供車輛的周邊環境視圖。

研究人員認為，這類材料可提升人類的感知性。除自動駕駛車輛外，該材料或能實現熱量感知或溫度探測。此外，對用戶及環境而言，該類材料較為安全。相較于當前紅外設備所用的材料（含汞和鎘），BTS易于處理。