科技日報訊 （記者王怡）10月22日，記者從北京航空航天大學獲悉，該校航空學院邵麗華教授與北京大學王建祥教授以及美國休斯頓大學研究團隊合作，在天然生物材料——多孔絲瓜絡的巨撓曲電效應的啓發下，提出了一種將多孔生物材料應用於綠色環保柔性發電機及其他智能器件的新策略。相關研究成果發表在《美國科學院院報》上。
據瞭解，具有力—電耦合效應的柔性材料，在受到機械刺激或電場作用時能夠實現電信號和變形之間的相互轉換，在軟體機器人、人工肌肉、生物醫學等領域具有廣泛的應用前景。撓曲電效應指的是非均勻變形（如彎曲）引起材料極化，即正負電荷中心的分離，進而產生電壓。撓曲電效應作爲一種常見的力—電耦合效應，不受材料對稱性限制，存在於所有的電介質中。但是柔性材料的撓曲電輸出低，因此如何提高柔性材料的撓曲電輸出是該領域的前沿性課題。
研究團隊發現了天然多孔材料——絲瓜絡的巨撓曲電效應，建立了力—電耦合模型，揭示了其力—電耦合機制。通常柔性材料的撓曲電效應比較弱，絲瓜絡屬柔性材料，但其撓曲電效應較好。
研究人員介紹，絲瓜絡具有類似海綿的形貌，其內部呈現出不同尺度的二級孔隙結構。一級結構由絲瓜絡韌帶交織的宏觀多孔組織構成，另一級是由絲瓜絡韌帶內部的蜂窩狀管束組成的微觀通孔結構。這種特殊的二級多孔結構賦予了絲瓜絡輕質、小尺寸的微結構易產生高應變梯度的特性，爲巨撓曲電響應提供了有利條件。研究人員表示，作爲綠色、環保、產量大且價格低廉的天然材料，絲瓜絡優異的力—電響應性能使其具有作爲智能器件應用的巨大潛力。
