北京
一个已经存在了一个多世纪的物理共识，最近被香港大学的工程师们推翻了。我们一直认为，钻石的价值在于它那不可思议的硬度、化学惰性和超高导热性，至于用它来直接发电，那是天方夜谭。但现在，研究人员发现，当一块人造钻石被剥离到极致的薄度时，你只要让它产生弯曲变形，它就能稳定地输出电流。
这项来自香港大学电机电子工程系与机械工程系的联合研究，直接挑战了那种“金刚石在本质上不具备压电性”的固有结论。所谓的压电效应，指的是材料在受到机械应力时，能够把形变转化为电荷。过去超过一百年的时间里，金刚石都被排除在压电材料的范畴之外。它往往只被当成微机电系统中一个极其耐用的结构底座，用来托举别的压电层干活。想让金刚石自己发电，在学术界看来是不现实的。
改变这一切的，是一种被称为“边缘剥离”的新方法。研究团队利用它制备出了超薄且富有弹性的多晶金刚石薄膜。让坚硬的石头变得具有柔韧性，这是效应出现的前提。当这种薄膜承受明显的弯曲时，其机械形变转化为了可测量的、稳定的电压信号。为了彻底排除环境干扰和摩擦起电产生的伪影，团队在多种受控条件下反复弯曲薄膜，始终监测到了可以复现的电输出，最终坐实了金刚石薄膜表现出了真实的压电响应。
那么，电荷究竟是从哪儿冒出来的？研究者通过第一性原理计算追溯到了源头，发现关键在于不对称的晶界。在多晶金刚石薄膜内部，无数个微小的钻石晶体颗粒紧密相连，它们的交界处就是晶界。当薄膜受力弯曲时，电荷会开始在这些不对称的晶界交界面处积聚，进而在膜片的上、下表面之间拉开一个稳定的电压差。
这个发现之所以让产业界兴奋，不仅仅是因为打破了理论认知。金刚石的生物相容性极佳，化学性质稳定且无毒，这让它在植入式医疗设备和微型能源技术中拥有了独特的想象空间。你可能不再需要一块笨重的外部电池来驱动植入体内的微型器件，未来的某些植入式传感器或是微型刺激器，完全可以凭借身体运动带来的机械形变，自己弯曲、自己供电。
研究者认为，这无疑拓宽了金刚石在器件中的角色。它不必再甘当那个只负责机械支撑的配角，而是有了做成微型自供电能源系统和免维护变形传感器的潜力。这项突破的详细成果，已经发表在相关学术研究期刊上。
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