蛛网和叶脉结构可用于下一代网络

2014年12月26日  来源： 科技日报　　

美国波士顿学院、休斯顿大学和中国华南师范大学的研究人员提交的一份报告称，当司空见惯的蜘蛛网和树叶叶脉结构被应用于如光伏器件和显示屏的光电设备，将可以创建趋于性能最优且灵活而持久的网络。这项研究成果发表在最新一期的《自然·通信》上。

　　该报告的合著者、物理学研究副教授安德烈·赫尔琴斯基说：“我们的想法很简单。自然界能为有效设计提供现成的解决方案，这些是经过数百万年自然选择的结果。”

　　该研究报告显示，蜘蛛网和树叶叶脉为由光操纵的下一代网络设计提供了灵感。第一种按照树叶叶脉设计的新网络可充当太阳能电池、光源和透明加热器等的有效电极。此项研究合著者、波士顿学院物理学教授克日什托夫说：“这种自然的结构通过最大强度和光捕获有效营养输送的进化过程得以优化。在我们的应用程序中，将这些属性应用可转化为高效的电流传输、理想的机械性能和最小的遮光。”

　　研究人员说，像蜘蛛网有效捕捉昆虫和小虫一样，第二种新网络可通过光电设备有效吸引光通过光电器件。由于其极大的灵活性、显著的机械强度、“隐形”的透明度和高度的一致性，在下一代触摸屏和显示屏里可以找到许多潜在的应用。

　　据物理学家组织网近日报道，这两种新网络的主要优点是制造过程简单和成本低。研究人员说：“我们对在实验场景下新网络的优越性能表示惊讶，其在光电特性或基准灵敏值上都增加了四倍。此外，按蜘蛛网设计的网络可以被拉伸多达25%而没有任何性能损失，当拉抻到原始大小的100%时，只看到一个最小的下降，而目前没有其他电极网络可以超过10%的拉伸。”

　　赫尔琴斯基说：“特别是提高太阳能电池的效率，是使用可再生能源的一个重要组成部分，也是一个主要的可持续性和生态的挑战。柔性显示器对于可穿戴式屏幕和弹性智能手机将变得越来越重要。该特殊的网络模式可以提高太阳能电池的效率，以及优化新一代灵活、耐用的触摸屏和显示器的性能。”

　　（华凌）