近日，省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室能源材料團隊趙坤副研究員等人在自驅動傳感器領域取得最新研究進展，并以題“Design of Self-powered Sensors with Excellent Thermal and Ultraviolet(UV)Light DetectionsBy0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.25Ti0.75)O3 (BNT-BZT) Nanoparticles”發表在國際材料領域頂級期刊Advanced Functional Materials (IF:19.924，中科院一區)上，蘭州理工大學省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室為第一完成單位，趙坤副研究員為第一作者和通訊作者，我校客座教授臺灣新竹清華大學闕郁倫教授為共同通訊作者。
鐵電材料具有的熱釋電效應和光伏打效應提供了一種將熱能和光能有效轉化為電能的新途徑。然而，如何通過紫外光來調控鐵電材料的熱釋電特性仍然是一個亟待解決的難題。在此項研究成果中作者展示了一種基于0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.25Ti0.75)O3(BNT-BZT)納米顆粒為材料構建的ITO/BNT-BZT/Ag結構的自驅動傳感器用于高效探測環境中的熱能和紫外光能。所制備的BNT-BZT鐵電陶瓷材料的熱釋電系數達到31-50 nC/cm2K，均高于本課題組和其他研究小組構建熱釋電納米發電機所用鐵電材料的熱釋電系數，對于有效轉換熱能和光能具有重要的意義。同時，自驅動傳感器在溫度變化和紫外光照射條件下具有優異的電學輸出性能。與單獨的熱釋電系統相比，耦合系統中“紫外光+加熱”和“紫外光+冷卻”條件共同作用下器件輸出電流峰值分別高出88.6%和低37.3%，成功實現了通過紫外光對器件熱釋電輸出性能的調控，揭示了紫外光能對器件熱釋電性能的調控規律。且器件具有較高的檢測靈敏度，在加熱、冷卻和395nm紫外光照射條件下分別達0.9 nA/K、1.48 nA/K、0.7×10-3nA/lux和0.2×10-3nA/lux。而且，器件在連續運行10h后輸出性能沒有任何下降，表現出了優異的穩定性。此外，作者還成功展示了自驅動傳感器在紫外光和環境溫度探測方面的應用。研究結果為新型高性能鐵電材料的制備和基于鐵電陶瓷的下一代紫外光調控自驅動傳感器的設計提供了新思路，對新型自驅動多功能傳感器的開發和應用具有重要的科學意義和實用價值。
該項工作得到了國家自然科學基金(No.52065038)、甘肅省杰出青年基金(No. 21JR7RA275)、中國博士后科學基金(No.2021M693836)、蘭州理工大學紅柳優秀青年人才支持計劃(No. 062004)、省部共建國家重點實驗室優秀青年培育計劃(No. 2018004)、甘肅省高校創新基金(No. 2020A-018)和甘肅省教育廳“雙一流”科研重點項目(GSSYLXM-03)等經費的支持。(撰稿：周宏偉，審核：石玗)
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202204234
作者簡介：
趙坤，男，工學博士（后），碩士研究生導師，2021年甘肅省杰出青年基金獲得者，2020年蘭州理工大學“紅柳優青”入選者，博士畢業于中國科學院北京納米能源與系統研究所，2018年入職蘭州理工大學省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室，研究方向為摩擦納米發電機、自驅動傳感系統、納米能源材料與器件、熱釋電/壓電及摩擦電復合材料。在國際著名學術期刊Adv.Energy Mater.、Adv.Funct.Mater.、ACS Nano、Nano Energy、Nano-Micro Lett.、Small等發表論文30余篇，近五年以第一作者在本領域公認的高水平學術期刊發表影響因子＞15的中科院一區SCI論文9篇。申請國家發明專利13件。主持國家自然科學基金、甘肅省杰出青年基金、中國博士后科學基金面上資助、甘肅省高校創新基金、蘭州理工大學紅柳優秀青年人才支持計劃等項目7項，參與國家自然科學基金、科技部國家重點研發計劃等項目15項。獲甘肅省“百千萬”創業引領工程-首屆博士后創新創業大賽三等獎1項。
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