我科研团队在木材中观测到挠曲电效应

2026年05月12日来源：科技日报

科技日报兰州5月11日电 （记者颉满斌 通讯员余若怡）记者11日从兰州大学获悉，该校科研团队首次实验证实木材这一天然生物质材料存在可观的挠曲电效应，拓展了人们对木材功能属性的认知边界，为绿色、可持续柔性电子器件及自驱动传感器的开发提供了新的材料体系和技术支撑。相关成果发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。

挠曲电效应是指材料在非均匀变形（如弯曲）时，因应变梯度导致正负电荷中心分离而产生电极化的现象，理论上广泛存在于各类固体材料中。然而，在木材等宏观天然生物质材料中直接探测这一效应并不容易。

此次，研究团队以天然木材为对象，通过脱木质素与压缩重构策略构筑结构木材料，显著增强弯曲变形过程中的应变梯度，结合系统电学测试与对照实验，验证了结构木的本征挠曲电响应。

研究表明，结构木的挠曲电系数与钛酸锶、铌酸钠等典型介电陶瓷相当，优于氧化锌、二氧化钛、聚偏二氟乙烯等常见半导体及聚合物体系，显示出天然生物质材料通过结构工程实现高性能机电功能化的可行性。

基于结构木优异的挠曲电性能，团队进一步构建了木基自驱动柔性传感器。该器件无需外部电源，可将人体运动产生的微小形变转化为可检测的电信号，实现对手指、手腕关节运动及肌肉收缩等细微动作的实时感知，在可穿戴电子、健康监测、人机交互等领域具有潜在应用前景。