已被证实的世界上最薄压电材料

　　有少数材料能够很容易产生突变，压电材料就是一种。当你弯曲，拉伸或者对其施加另一种机械力时，就能产生电。反之亦然，当在两端施加电压，它们就会相应地变形。该材料目前主要集中于研究其在能量收集，人造肌肉和传感器，及除此之外其他方面的潜在应用。这种材料还能应用于日常用的设备中，例如扬声器，就是依靠压电片转化为电信号再转化为机械振动从而引起声波产生想要的声频信号。日前，机械工程师发现一种可能是地球上最薄的压电材料——氮化石墨烯。

已被证实的世界上最薄压电材料

　　讲座教授Anderson医学博士和休斯顿大学卡伦工程学院机械工程系主任Pradeep Sharma及他的博士研究生Matthew Zelisko，与美国莱斯大学及华盛顿大学的科学家们合作，证实了一种可能是地球上最薄的压电材料——氮化石墨烯。这种材料只有一个原子层厚，相当于人一根头发的千分之一薄。有趣地是，这种材料原本认为不是压电材料。他们已将实验结果发表在《自然通讯》。

　　也许比其他超薄材料更引人注目的是最初认为这种材料不具有压电性能。Sharma说：“Matthew曾做过一些计算和模拟来证明它应该是压电体, 结果出乎意料”。 Sharma 和 Zelisko的一个合作团队，是来自莱斯大学由教授级高级工程师Pulickel Ajayan领导的团队，主要是制造氮化石墨烯板设备。另一个合作团队是来自西雅图华盛顿大学由李江宇教授领导的团队，主要是用目前最先进的设备测试材料，证明这种材料确实是压电体。

　　氮化石墨烯具有出人意料压电效应，Sharma教授在一些早期课题理论计算基础上提出过原因。Zelisko说：“Pradeep 的一些前期研究工作证明具有三角形状的纯石墨烯能够有效成为压电体。”事实上，Sharma 和 Zelisko通过他们近期研究证明，通过在材料同一个方向切三角孔洞，任何半导体材料都能够成为压电体。他们解释，之所以是三角形状, 是因为这种孔洞形状不具有晶面对称，否则材料不会成为压电体。Sharma说“我们做过系统的理论计算，显示将会起作用，但这是第一次证明我们的预测”。

　　Zelisko 说到，另一个关于氮化石墨烯压电性能的特殊因素是，这种材料能够自我堆叠——一个原子层堆叠在另一个原子层上——同时没有失去其压电性能。许多在原子级别具有压电性能的超薄材料堆积在一起就不再具有压电性能。

　　Zelisko 和 Sharma一起做这项研究已经有两年，而且他将在机械工程系继续攻读博士学位，这种经历在他看来非常有意义。在他拿到博士学位离开之前, 至少还有一年待在学校，Zelisko说他计划留在Sharma身边，在毕业前尽其所能继续做研究。Sharma 和 Zelisko说，他们计划在这一年一起发表更多研究成果。