超薄金刚石膜弯曲时可产生电压

香港大学研究人员证明，由多晶金刚石制成的超薄柔性膜在弯曲时会产生可测量的电压。这一可重复的结果推翻了延续一个世纪的认识：金刚石不具有压电性，即无法将机械形变转化为电响应。

研究团队将厚度仅几微米的薄膜从基底上分离，使通常刚硬的金刚石变得柔韧。在受控实验中，反复弯曲时均稳定出现电压。研究人员排查了环境干扰和摩擦起电，即表面接触或摩擦时可能产生电荷的现象，从而进一步支持信号来自薄膜本身。一片厚约5微米的薄膜在1.4%的弯曲应变下产生约70毫伏电压；样品在较低应变下经历超过7,000次循环后，也仍保持电响应。

计算表明，这种效应可能源于晶界处的不对称性，晶界是薄膜中众多微小金刚石晶体相接的地方。弯曲改变了这些边界周围的电荷分布，从而在材料两侧产生电势差。

其输出很小，普通金刚石无法替代电池。要制成实用器件，还需在效率、制造和集成方面进一步研究。不过，金刚石的耐久性、化学稳定性和生物相容性，可能使这些薄膜适用于未来的自供能传感器、微型能量采集器，或从运动中获取信号或微量电能的植入式器件。