
里肯的三位研究人员发明了一种液体,这种液体对电场的响应可以在已知材料的最大范围内进行调节。这种液体可用于各种应用,包括可穿戴电子设备。
材料对电场的响应方式差异很大。一些陶瓷、塑料和玻璃显示出很大的响应,因为它们是由极性分子组成的,极性分子有正负两部分。当施加电场时,分子与电场对齐。相反,电场对具有非极性分子的材料(如空气和大多数有机材料)的影响很小。
该响应由一个称为介电常数的数字来测量空气的介电常数非常接近于1,而具有大响应的材料的值为数千。
现在,日本理研紧急物质科学中心的西川浩也、佐野幸树和荒冈福田已经开发出一种液体,当光照在液体上时,其介电常数可以在半分钟内从200到18000不等。
三人通过结合两个分子实现了这一点。第一个分子是一种液晶,它有两个相:一个具有低介电常数,另一个具有极高介电常数。第二个分子是光敏的。当蓝光照射到复合分子上时,复合分子的介电常数由低变为高;当绿灯照射在液体上时,情况发生了逆转,使其返回到低介电常数阶段。
由于高介电常数对于制造储存大量电荷的电容器非常重要,因此这种液体可用于需要可变电容器的应用中。Araoka说:“如果你想获得如此高的电容,你需要一个特别设计的电容器。”。“但我们可以通过将材料夹在电极之间来实现高电容,因为液体具有如此高的介电常数。”
在发表在《自然通讯》上的研究中,该团队展示了这种流体的应用,将其与声音发生器耦合,并在光线照射到流体上时,使用它在很大范围内改变声音的音调。
高介电常数背后的机制是个谜。Araoka说:“我们目前不知道这种高介电常数是如何实现的。”。“所以我们想找出原因。”
该团队还希望使用这种液体来制造灵活的电子设备。西川说:“在目前的研究中,我们使用了玻璃基板。”。“但我们可以用一层柔韧的薄膜来代替它,制造出可以佩戴在皮肤上的装置。”
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