ЛАНЖОУ – Китайски учени постигнаха напредък в изследването на флексоелектричеството в естествени материали от биомаса, експериментално наблюдавайки значително флексоелектричество в дървото и разширявайки разбирането за функционалните свойства на дървото, според университета в Ланджоу.
Изследването, проведено от изследователи от университета в Ланджоу, е публикувано в списанието Nature Communications. Нейните открития осигуряват нова материална система и техническа подкрепа за разработването на зелени, устойчиви, гъвкави електронни устройства и сензори със самостоятелно захранване, казаха от университета.
Флексоелектричеството се отнася до феномена на електромеханично свързване, при който материалите генерират електричество при градиенти на деформация и теоретично се наблюдава широко в различни твърди материали.
„Казано по-просто, това е феноменът, при който материалите генерират електричество, когато се огъват. Той се различава от пиезоелектричния ефект, при който материалите генерират електричество, когато са притиснати, и всички диелектрични материали показват такъв ефект, като по този начин предлагат широки перспективи за приложение“, каза Лю Шухай, професор в Училището по материали и енергия на университета в Ланджоу.
Флексоелектричеството е широко разпространено електромеханично свойство на твърдите тела, с перспективи за приложение в различни области, като усещане, задействане и събиране на енергия. Той е широко изследван в синтетични материали като кристали, керамика и метали, но остава неизследван в естествени биоматериали като дърво.
„Поради сложната йерархична структура на дървото и други фактори, които затрудняват точната идентификация, директното откриване на флексоелектрическия ефект в дърво и други естествени материали от биомаса е предизвикателство“, каза Лиу.
Изследователите усилиха градиента на деформация в дървото чрез структурно възстановяване чрез комбиниране на електрически тестове с контролни експерименти, за да проверят флексоелектричния отговор, генериран от структурно дърво по време на деформация на огъване.
В сравнение с други традиционни флексоелектрически материали, структурните материали на основата на дърво демонстрират уникални предимства, според Wang Jizeng, професор в Училището по строително инженерство и механика на университета Ланджоу.
„Дървото е широко достъпно, възобновяемо и биоразградимо и се отличава с естествени йерархични структури, ориентирани клетъчни стени и изобилни канали на порите, осигурявайки естествена структурна основа за регулиране на градиента на деформация и реакции на електромеханично свързване“, добави Уанг.
Проучването показва, че структурната дървесина, обработена с делигнификация и компресия, подчертава зелените и устойчиви характеристики на материалите от биомаса и също така демонстрира осъществимостта за постигане на високоефективна електромеханична функционализация на материали от естествена биомаса чрез структурно инженерство.
Изследователите доразработиха гъвкав сензор със собствено захранване на базата на дърво. Той може да преобразува малки деформации, причинени от човешко движение, в откриваеми електрически сигнали без външен източник на захранване, позволявайки възприемане в реално време на движения на ставите, като движения на пръстите и китките, както и фини действия като мускулни контракции.
„Нашето проучване показва, че структурната дървесина може да работи като традиционен материал, носещ натоварване, а също и като основна функционална единица за зелена гъвкава електроника и сензорни компоненти със самостоятелно захранване, с потенциални перспективи за приложение в области като носима електроника, мониторинг на здравето, взаимодействие човек-машина и интелигентни биоинтерфейси“, каза Уанг.
„Флексоелектрическите материали на базата на дърво подчертават предимствата в екологичността, устойчивостта на ресурсите, механичната адаптивност и функционалната интеграция. Те ще осигурят нови възможности за материали за разработване на зелени интелигентни устройства от следващо поколение“, добави Уанг.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта