Вчені з Гонконзького університету виявили, що ультратонка гнучка алмазна мембрана виробляє електричну напругу під час деформації. Це суперечить уявленню, що алмаз не має п’єзоелектричних властивостей.
Про це пише видання ScienceDaily.
Дослідники виготовили дуже тонку мембрану з полікристалічного алмазу — матеріалу, що складається з великої кількості дрібних кристалів. На відміну від звичайного масивного алмазу, така мембрана може згинатися.
Коли науковці механічно деформували мембрану, вона стабільно генерувала електричні сигнали. Дослідники провели багаторазові випробування, щоб переконатися, що напруга виникає саме через властивості алмазу, а не через тертя поверхонь чи вплив навколишнього середовища.
П'єзоелектричний ефект полягає в тому, що під час механічної деформації матеріал створює електричну напругу. Раніше алмаз зазвичай вважали неп'єзоелектричним матеріалом.
Комп’ютерні розрахунки допомогли пояснити результати. За даними дослідників, ключову роль відіграють межі між окремими кристалами в полікристалічному алмазі. Під час згинання мембрани біля цих меж виникає нерівномірний розподіл електричного заряду.
У результаті між верхньою та нижньою поверхнями утворюється різниця потенціалів.
До цього алмаз переважно розглядали як міцний і хімічно стійкий матеріал, який можна використовувати як основу для інших компонентів у мікроелектромеханічних системах. Нове дослідження показує, що ультратонкий алмаз може виконувати ще й активну електричну функцію.
Науковці вважають, що це може мати практичне застосування у сенсорах, мікросистемах для отримання енергії та медичних імплантах. Зокрема, алмазні мембрани потенційно можуть одночасно реагувати на деформацію та виробляти невелику кількість енергії для автономних пристроїв.
Дослідження провела команда Гонконзького університету під керівництвом професора Чу Чжиціня з кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії і професора Юань Ліня з кафедри машинобудування.
Читайте також:
