压电材料：首次实现大规模二维表面沉积

一种低成本的新型二维“打印”方法可实现压电材料的大规模生产，该方法为新型压电传感器和能量收集提供了无限可能。

研究人员研发出一种革命性的方法来大规模“打印”二维压电材料片，该方法为压电传感器和能量收集提供了无限可能。

重要的是，这种低成本的制造工艺允许压电元件直接集成到硅芯片上。

到目前为止，还没有二维压电材料可以实现大规模生产。因此，二维压电材料集成到硅芯片中或用于大规模表面制造还未能实现。

这种限制意味着压电加速度计装备，例如车辆气囊触发器或识别移动电话方向变化的装备需将独立的昂贵组件嵌入至硅衬底。而这样会使制造成本显著增加。

而现在，皇家墨尔本理工大学（RMIT）的FLEET研究人员向大家展示了一种可实现大规模生产二维磷酸镓薄片的方法。该方法使得这种材料在低成本、低温制造工艺中可大规模地集成于硅基板或其他任何表面。

磷酸镓（GaPO4）是一种重要的压电材料，常用于压力传感器和微克级质量检测，特别是在高温或其他恶劣环境中。

“在科学领域，这项工作常以过去的成功经验为基础，”首席研究员Kourosh Kalantar-zadeh教授解释道。“我们采用了最近研发的液态金属材料沉积技术，通过简单的两步工艺法即可制造出GaPO4二维薄膜。”

新南威尔士大学化学工程教授Kalantar-zadeh领导团队研发出了该方法，同时他还担任RMIT电子工程系教授。另外，来自RMIT的Torben Daeneke博士以及论文第一作者、博士研究员Nitu Syed对该工作也倾注了大量精力。这也是这项工作得以圆满完成的重要原因。

该革命性的新方法可以快速、低成本地制备出大面积、宽带隙、单位晶胞厚度的二维GaPO4纳米片。

这是流行压电材料强大的面外压电性的首次证明。

两步制造工艺法：

1.由于氧化物与大部分液态金属之间缺乏亲和力。因此，需从液态镓表面去除氧化镓；

2.将薄膜“印刷”到基材上并将其暴露于磷酸盐蒸气，将其转化为二维GaPO4。

应用：

新工艺简单、可扩展、可在低温下进行且具有成本效益，显著扩大了工业材料的生产规模，同时材料质量也得到了显著提升。

该方法适用于合成独立式GaPO4纳米片。低温合成方法与各种电子器件制造程序兼容，为未来二维压电材料的研发提供了途径。

这种简单的工业兼容程序可将大表面积二维压电薄膜印刷到任何基板上，为压电传感器和能量采集器的开发提供了无限可能。

压电材料：

这些材料可将施加的机械力或应变转换成电能。通过将振动或弯曲驱动的嵌入式设备作为基础，这些材料构成了声音和压力传感器，甚至还可用于燃气烧烤炉和炉灶的简单“压电”打火机。

压电材料还可利用微小的机械位移、振动、弯曲或拉伸来产生小电压，为小型化设备供电。

磷酸镓（GaPO4）：

原文来自：sciencedaily，由材料科技在线团队翻译整理。