【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院粒子與物質(zhì)相互作用團隊高寧教授與多家科研單位合作，在壓電熱電材料領(lǐng)域取得重要研究進展。相關(guān)成果以“Simultaneous strain/strain rate–temperature sensing based on single active layer of Te nanowires”為題，在自然科學(xué)領(lǐng)域國際期刊Nature Communications(影響因子：15.7，中科院1區(qū)Top)在線發(fā)表。本工作由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院金屬研究所、山東大學(xué)、火箭軍工程大學(xué)、季華實驗室及遼寧集成電路技術(shù)創(chuàng)新中心共同完成。其中，高寧教授擔任共同通訊作者、博士研究生李文華(202217000)為第二作者，山東大學(xué)在本研究中完成關(guān)鍵的計算模擬研究部分。
應(yīng)力/應(yīng)變-溫度傳感器能夠同時感知溫度與應(yīng)力/應(yīng)變信號，廣泛應(yīng)用于生物健康監(jiān)測和人機交互領(lǐng)域。傳統(tǒng)的應(yīng)力/應(yīng)變-溫度傳感器通常通過堆疊兩個獨立傳感器制備而成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且往往需外部電源驅(qū)動，難以實現(xiàn)長期穩(wěn)定監(jiān)測。本研究展示了一種基于碲納米線熱電-壓電耦合效應(yīng)的柔性單通道多模態(tài)傳感器。通過傾斜生長的網(wǎng)狀納米線結(jié)構(gòu)，該傳感器可在單一納米線活性層的單通道中同步感知應(yīng)變/應(yīng)變速率與溫度。該傳感器展現(xiàn)出創(chuàng)紀錄的應(yīng)變/應(yīng)變速率感知性能，其應(yīng)變靈敏度達0.454V，應(yīng)變速率靈敏度為0.0154Vs，超越了先前研究的基準水平。同時，其溫度傳感性能同樣優(yōu)異，靈敏度高達225.1μVK-1。文章通過實驗與第一性原理計算模擬相結(jié)合，揭示了傳感器壓電效應(yīng)的物理起源：碲納米線彎曲時原子電荷分布的變化，并證明該效應(yīng)可通過熱電勢等外電場進行調(diào)控。研究結(jié)果為設(shè)計與制備高性能柔性單通道多模態(tài)傳感器提供了新思路。
近年來，高寧教授團隊在新材料及其輻照效應(yīng)領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新研究成果，分別發(fā)表在Nature Materials(2019)、Nature communications(2021,2025,2025)、Advanced Materials(2023)、Acta Materialia(2025,2023,2023,2020)、JMRT(2024)等期刊。相關(guān)研究得到了國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項和國家自然科學(xué)基金面上項目等項目的資助和支持。
粒子與物質(zhì)相互作用團隊是山東大學(xué)粒子物理與粒子輻照教育部重點實驗室的核心組成部分，團隊以材料輻照效應(yīng)基礎(chǔ)研究為主線，圍繞國家在能源與新材料領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求，系統(tǒng)開展材料輻照損傷的實驗與模擬研究、輻照調(diào)控新型功能材料的設(shè)計與制備、先進核能材料篩選與評價等方面的工作。近年來，團隊在核能材料與輻照功能新材料兩個方向取得了一系列重要進展，承擔了多項國家及省部級科研任務(wù)，產(chǎn)出了一批具有影響力的研究成果，為我國核能安全與新材料創(chuàng)新研發(fā)提供了重要支撐。
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