香港大學的研究人員發現,超薄、柔韌的鑽石膜在機械變形時可以產生電力,這一發現與長期存在的科學假設相悖。這項研究由朱志勤教授和林源教授領導,可能為鑽石供電的感測器、能源系統和醫療植入物鋪平道路。
一個多世紀以來,鑽石一直被認為是一種非壓電材料——這意味著它不被預期在彎曲或受力時產生電壓。這種理解限制了它在微機電系統(MEMS)中的應用,在這些系統中,它通常充當其他壓電材料的結構組件。因此,產生*來自*鑽石的電力被認為是不切實際的。
香港大學的團隊通過使用最近開發的邊緣剝離方法,創造了超薄、柔韌的多晶鑽石膜,克服了這一限制。這個過程使得通常堅硬的鑽石能夠顯著彎曲。當研究人員彎曲該膜時,他們觀察到一致且可重複的電壓信號。進行了廣泛的機械循環實驗以驗證結果並消除環境因素或摩擦電效應的潛在干擾。
詳細的第一性原理計算表明,多晶鑽石膜內晶界的不對稱性是造成電效的原因。這些晶界分隔構成該材料的微小鑽石晶體,它們在彎曲下的行為會產生電荷極化。
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