作者 Emma Lin |

 

现在，“压电效应”不再只存于晶体中了，来自瑞士的科学团队开发出具有压电性能的弹性橡胶聚合物，可利用机械动能（拉伸、压缩）转变成电力，未来应用范围广泛，包括感测器、人体心律调节器、衣物等，而最让人兴奋的领域是应用于软性机器人的皮肤上，透过电脉冲让机器人“感受”周遭环境。

 

过去，压电效应（Piezoelectricity）常见存在于在晶体（尤其是石英）、陶瓷、骨骼、DNA 或蛋白质等压电材料中，根据种类可以分成压电单晶体、压电多晶体（压电陶瓷）、压电聚合物（木材、苎麻、丝竹、动物骨骼、皮肤、血管等）和压电复合材料 4 种。之前，我们刚听过科学家用“眼泪发电”，他们从眼泪中找到具有压电效应的蛋白质晶体，并可以试着将这种蛋白质应用在医疗植入物的涂层上。

 

来自瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）的科学家现在开发出一种也能受益于压电效应的橡胶薄膜材料，能在拉伸和压缩过程中产生电力，Empa 将之戏称为“橡胶发电厂”。根据《Futurism》报导，研究人员称，压电效应之前只在晶体中观察到，但团队现在证明，压电效应也可以存在于弹性材料中。

 

黑胶唱片是最为人熟知的压电应用，以振动产生机械能的针头被压电效应转换为电脉冲，脉冲变成声波以读取纪录在唱片凹槽中的声音，而橡胶薄膜材料也利用了机械能转化为电能过程的正压电效应。

 

不过，这种由极性纳米粒子和弹性体（原型中的硅）合成的橡胶复合压电材料制作过程并不是那么容易，将这两种材料连接在一起之前，必须先引入强电场对内部极化，直到纳米粒子从固态玻璃转变为橡胶、稍微粘稠的状态，接着再将其冷却到室温，透过极热、冷却过程来实现压电效应，和大多数新颖材料一样，橡胶压电材料再升级的最大缺点就在于成本问题。

 

这项技术可用于感测器、衣服或人体心律调节器中，而让人兴奋的领域之一则是软性机器人（soft robotics），橡胶压电材料可以让机器人“感受”到周遭环境。