
非对称纳米复合物阵列的挠曲光伏效应
近年来,由于材料中应变梯度引起的材料内部极化强度发生改变而产生的挠曲电效应引起了广泛的关注。与压电材料不同,挠曲电效应并不限于非中心对称材料。 从2020年开始,我们课题组在挠曲电效应提升的铁电光伏效应(挠曲光伏效应)方面做了很多创新性的工作。这里,我们研究了垂直排列的梯形非对称NaNbO3纳米管NN-NT/epoxy纳米阵列的挠曲光伏效应,我们发现NN-NT中正方晶相和单斜晶相共存。同时NN-NT/epoxy复合薄膜由于缺陷和不规则形状造成的晶格畸变而具有优异的挠电特性。由于挠曲电增强光伏效应(FPV),当样品向上弯曲时,NN-NT/epoxy复合薄膜在自发极化方向上的光伏电流提高了80%到71.8 nA•cm-2。
另外,我们还研究了垂直排列的非对称铌酸锂纳米棒LN-NR/PVDF(聚偏二氟乙烯)纳米阵列。柔性LN-NR/PVDF-91 纳米复合材料在垂直方向上显示出最大的挠曲电效应,其挠曲电系数μ13为4.95×10-8 C/m,约为纯PVDF薄膜的9倍。当样品向下弯曲时,由于挠曲电增强光伏效应,LN-NR/PVDF-91纳米复合材料的光伏电流提高了82.5% 到1.88μA/cm2。实验结果和DFT表明,LN-NR/PVDF-91纳米复合材料具有优异的挠曲电增强光伏效应性能。这些工作为进一步研究铁电存储器的无损检测方面提供了新思路。
任凯亮,博士,研究员,国家级人才计划专家,北京市海外高层次人才。2007年获得美国宾夕法尼亚州立大学电子工程系博士。2009-2014在在美国宾夕法尼亚州立大学,约翰霍普金斯大学任博士后及助理研究科学家等工作。2015年起担任中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员。
任凯亮博士在国际著名期刊,包括Science; Cell Biomaterials, Advanced Materials; Advanced Functional Materials; Nano energy; ACS Nano; Advanced Sciences等发表SCI论文超过80余篇,并有授权美国专利3项,授权中国专利7项,中国专利申请超过15项。受邀在国际国内会议进行邀请报告50余次。文章被引用次数超过6000余次。任凯亮博士在挠曲光伏效应,压电驻极体结合的可穿戴设备,压电纳米复合材料电卡效应等方面做出了有国际影响力的重要贡献。另外,还担任电子元器件关键材料与技术专委会资深委员,天津大学微电子学院校友会常任理事等职务。