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东南大学张含悦和Ren-Gen, Xiong等学者携手攻克研究难题,成果登上Science!

论论资讯 | 2024-04-12 406热度

Science

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Biodegradable ferroelectric molecular crystal with large piezoelectric response

Zhang H.-Y.; Tang Y.-Y.; Gu Z.-X.; Wang P.; Chen X.-G.; Lv H.-P.; Li P.-F.; Jiang Q.; Gu N.; Ren S.; Xiong R.-G.

Published:2024-03-29
DOI:10.1126/science.adj1946

研究背景

社会性话题一直以来都备受关注,但当前的研究领域存在一些问题。例如,在生物传感、药物递送、组织再生以及抗菌和肿瘤治疗等领域,需要使用可降解的植入式压电材料。这些材料必须具备柔韧性、生物相容性和可降解性,然而这些要求对于传统的无机压电氧化物和压电聚合物来说是具有挑战性的。

研究内容

《科学》杂志上发表的一篇论文揭示了一个新的发现,即一种名为HOCH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>OH(2,2,3,3,4,4-六氟戊二醇,简称HFPD)的分子晶体具有高压电性能。在无极化条件下,该晶体的压电系数d<sub>33</sub>约为138皮库仑/牛顿,压电电压常数g<sub>33</sub>约为2450×10<sup>−3</sup>伏特-米/牛顿,同时对生物细胞具有良好的生物相容性,并在生理环境中表现出理想的可降解性和生物安全性。此外,将HFPD与聚乙烯醇复合可形成柔性的压电薄膜,其压电系数d<sub>33</sub>为34.3皮库仑/牛顿。这项研究表明,分子晶体具备吸引人的压电性能,对于可降解的植入式电机械设备应用具有重要意义。

研究意义

这项研究的创新点在于发现了一种具备巨大压电响应的可降解铁电分子晶体。传统的压电材料无法满足植入人体的要求,而HFPD晶体不仅具备优异的压电性能,还能与生物细胞良好相容,并在生理环境中具备可降解性和生物安全性。此外,通过与聚乙烯醇的复合,可以制备出柔性的压电薄膜,拓展了该材料的应用领域。这一研究为可降解的植入式电机械设备的开发提供了新的思路和可能性。 总结: 一项发表在《科学》杂志上的研究揭示了一种新的可降解铁电分子晶体,名为HFPD。该晶体展现出巨大的压电响应,并具备生物相容性、可降解性和生物安全性。此外,HFPD还可以与聚乙烯醇复合,形成柔性的压电薄膜。这一研究为可降解的植入式电机械设备的开发提供了新的方向。这项发现对于生物传感、药物递送、组织再生以及抗菌和肿瘤治疗等领域具有重要意义。

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