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《Nano-Micro Letters》:制备独立式压电陶瓷薄膜,用于能量收集和病毒检测

《Nano-Micro Letters》:制备独立式压电陶瓷薄膜,用于能量收集和病毒检测

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-07-24 11:50
  • 访问量:

【概要描述】

《Nano-Micro Letters》:制备独立式压电陶瓷薄膜,用于能量收集和病毒检测

【概要描述】

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-07-24 11:50
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​2023年4月17日,香港城市大学的研究人员在《Nano-Micro Letters》上发表题为Green Fabrication of Freestanding Piezoceramic Films for Energy Harvesting and Virus Detection的研究论文,报道了一种新型的自支撑陶瓷薄膜制备工艺——范德华剥离法,以制备出独立式自支撑的陶瓷薄膜,打破了陶瓷膜必须依托硅或其他刚性衬底制造的限制。

原文链接:

//doi.org/10.1007/s40820-023-01105-6

  研究简介  

大多数电子产品,如传感器、执行器和能量收集器,都需要压电陶瓷薄膜来相互转换机械能和电能。本文介绍了一种新型的自支撑陶瓷薄膜制备工艺,以一种简单,绿色,经济的方式制备大面积独立式压电陶瓷薄膜。
该工艺通过引入范德华剥离法,仅用水即可打开陶瓷薄膜和基底之间的界面,从而获得自支撑的陶瓷薄膜,使水的毛细管力驱动薄膜和基底界面的分离过程,使其表现出良好的电系数d33= 209±10 pm V-1,最大应变柔韧性达2%。
独立式自支撑的特性使其具有广泛的应用场景,包括微能量收集和covid-19刺突蛋白检测。研究人员进一步进行了生命周期分析,并量化了水基剥离膜法的低能耗和低污染。

  图文导读  

图1 压电陶瓷薄膜的范德华剥离示意图。

图2 独立式自支撑BCZT薄膜的表征。

图3 独立式自支撑BCZT薄膜作为能量收集器的压电性能。

图4 病毒生物传感器。

图5 传统物理DRIE刻蚀法和提出的范德华剥离法的生命周期分析(LCA)结果。

  研究结论  

本文所提出的范德华剥离法具备许多优势。首先,该工艺实现了无衬底的陶瓷膜,可以物理转移到任何可延展的表面,并集成到电子设备上。其次,该工艺不局限于陶瓷薄膜,其他材料如金属和聚合物,也可以通过范德华剥离工艺获得独立薄膜。再者,该工艺只用到水,基质云母也可以回收,这大大降低了生产成本和操作复杂性。范德华剥离工艺打破了陶瓷膜只能用硅或其他刚性衬底制造的限制,由此衍生的独立薄膜为压电电子器件的设计提供了很大的自由度。

——END——

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