近日，课题组在铁电材料基自驱动传感器领域取得最新研究进展，并以题“Design of Self-powered Sensors with Excellent Thermal and Ultraviolet (UV) Light Detections By 0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.25Ti0.75)O3 (BNT-BZT) Nanoparticles”在线发表在国际材料领域顶级期刊Advanced Functional Materials (IF:19.924，中科院一区)上，该项工作是在导师赵坤指导下主要由硕士研究生张晖完成。兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位，导师赵坤为第一和通讯作者，中国台湾清华大学阙郁伦教授为共同通讯作者。
铁电材料具有的热释电效应和光伏打效应提供了一种将热能和光能有效转化为电能的新途径。然而，如何通过紫外光来调控铁电材料的热释电特性仍然是一个亟待解决的难题。在此项研究成果中作者展示了一种基于0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.25Ti0.75)O3 (BNT-BZT) 纳米颗粒为材料构建的ITO/BNT-BZT/Ag结构的自驱动传感器用于高效探测环境中的热能和紫外光能。所制备的 BNT-BZT 铁电陶瓷材料的热释电系数达到31-50 nC/cm2K，均高于本课题组和其他研究小组构建热释电纳米发电机所用铁电材料的热释电系数，对于有效转换热能和光能具有重要的意义。同时，自驱动传感器在温度变化和紫外光照射条件下具有优异的电学输出性能。与单独的热释电系统相比，耦合系统中“紫外光+加热”和“紫外光+冷却”条件共同作用下器件输出电流峰值分别高出88.6%和低37.3%，成功实现了通过紫外光对器件热释电输出性能的调控，揭示了紫外光能对器件热释电性能的调控规律。且器件具有较高的检测灵敏度，在加热、冷却和395 nm紫外光照射条件下分别达0.9 nA/K、1.48 nA/K、0.7×10-3 nA/lux和0.2×10-3 nA/lux。而且，器件在连续运行 10 h后输出性能没有任何下降，表现出了优异的稳定性。此外，作者还成功展示了自驱动传感器在紫外光和环境温度探测方面的应用。研究结果为新型高性能铁电材料的制备和基于铁电陶瓷的下一代紫外光调控自驱动传感器的设计提供了新思路，对新型自驱动多功能传感器的开发和应用具有重要的科学意义和实用价值。
该项工作得到了国家自然科学基金 (No.52065038)、甘肃省杰出青年基金 (No. 21JR7RA275)、中国博士后科学基金 (No.2021M693836)、兰州理工大学红柳优秀青年人才支持计划 (No. 062004)、省部共建国家重点实验室优秀青年培育计划 (No. 2018004)、甘肃省高校创新基金 (No. 2020A-018) 和甘肃省教育厅“双一流”科研重点项目 (GSSYLXM-03) 等经费的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202204234