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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

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

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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：

https://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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