北航PNAS：丝瓜络的巨挠曲电效应

能够在机械刺激或者电场作用下发生变形的柔性材料在软体机器人、生物医用具有广泛应用场景。然而，有望实现这一目标的性质，例如压电性，在典型的柔性材料中是不存在的。而作为替代形式——挠曲电效应普不受材料对称性限制，存在于所有的电介质中。然而，柔性材料的挠曲电响应通常比较微弱，因此仍然是一个关键的瓶颈。

北京航空航天大学邵丽华教授与北京大学王建祥教授，美国工程院院士、休斯顿大学Pradeep Sharma教授合作发现了天然多孔材料—植物丝瓜络的巨挠曲电效应。研究工作建立了力-电耦合模型，揭示了其力-电耦合机制，发现植丝瓜络展现出优异的力-电耦合性能，比密度等效压电系数超过常见压电材料-PVDF的50倍、是PZT的10倍。工作还展示了丝瓜络作为绿色智能传感器，用于检测机械变形、传感压力，识别声音/音节等；同时，也可以作为应变梯度发电机，经过对60×20×6mm3的丝瓜络按压几分钟后，其将机械能转换为电能，输出挠曲电流点亮了6个LED。研究成果以The giant flexoelectric effect in a luffa plant-based sponge for green devices and energy harvesters为题发表于PNAS。

【图文导读】

图1.丝瓜络的形貌和结构特征

图2.丝瓜络的理论模型示意图及预测结果

图3.丝瓜络的力-电耦合性能

图4.丝瓜络绿色智能传感器件，及其作为发电机点亮LED

论文地址：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2311755120

原文参考：https://news.buaa.edu.cn/info/1005/60056.htm