微小脆弱的水晶或陶瓷片將您的聲音的振動轉(zhuǎn)換為電動脈沖

如果您使用語音激活軟件 - 如iPhone的Siri或語音到文本 - 微小，脆弱的水晶或陶瓷片將您的聲音的振動轉(zhuǎn)換為電動脈沖。現(xiàn)在，弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種定制設(shè)計材料的方法 - 柔韌，堅固，厚或薄 - 可以取代以前唯一能夠?qū)毫D(zhuǎn)化為電能的材料。被稱為壓電效應(yīng)。

研究負責(zé)人，大分子創(chuàng)新研究所的成員鄭曉宇說，這些材料很聰明，能夠感知壓力并監(jiān)控任何方向的影響。

我們可以定制架構(gòu)，使它們更靈活，并使用它們，例如，作為能量收集設(shè)備，將它們包裹在任意曲率周圍，”他說。“我們可以讓它們變厚，輕盈，堅硬或吸收能量。”

一紙詳細介紹了團隊的工作發(fā)表在雜志上自然材料。

由于原子結(jié)構(gòu)的原因，以前可用的晶體和陶瓷壓電材料只能在某些方向上工作。

由鄭氏團隊設(shè)計的3D墨水復(fù)制了水晶的自然“晶格”，但允許改變方向?？梢允褂煤穸葍H為人類頭發(fā)直徑的一小部分的UV光來印刷材料。

“這些油墨含有高度濃縮的壓電納米晶體，與紫外線敏感的凝膠粘合在一起，形成溶液 - 乳狀混合物，如熔化的水晶 - 我們使用高分辨率數(shù)字光3D打印機打印，”鄭說。

使用的可能性遠遠超出語音激活。雖然以前的壓電材料受到剛度和精細度的限制 - 需要一個潔凈的制造空間 - 新工藝的堅固性和靈活性意味著鄭和他的團隊設(shè)想將材料用作幾乎任何東西的傳感器。

他們已經(jīng)證明材料在可穿戴設(shè)備中的使用，但也表明它們可以用于基礎(chǔ)設(shè)施和壓力和振動很重要的其他領(lǐng)域。

“傳統(tǒng)上，如果你想監(jiān)控一個結(jié)構(gòu)的內(nèi)部強度，你需要在整個結(jié)構(gòu)上放置許多單獨的傳感器，每個傳感器都有許多引線和連接器，”第一作者Huachen Cui說。“在這里，結(jié)構(gòu)本身就是傳感器 - 它可以監(jiān)控自己。”

“這將改變我們設(shè)計傳感器的方式，”鄭說。