Созданы высокоэффективные и прозрачные пьезоэлектрики

Исследователи из Великобритании, КНР и США вырастили кристаллы прозрачного пьезоэлектрического материала, который имеет высокую эффективность преобразования механической энергии в электричество. Статья о разработке была опубликована в журнале Nature.

«Использование переменного тока может значительно улучшить пьезоэлектрические характеристики, примерно на 20–40% по сравнению с применением постоянного тока. Эти улучшения обусловлены образованием небольших внутренних сегнетоэлектрических доменов, — рассказывает один из исследователей, профессор Пенсильванского университета Лонг-Цин Чэнь. — Около трех лет назад мы подтвердили улучшение пьезоэлектрических характеристик при применении переменного тока. Однако было совершенно неясно, как внутренние сегнетоэлектрические домены меняются во время циклического воздействия на них».

Пьезоэлектрические материалы способны генерировать электрический ток при изменении своей формы и размеров. Они используются во многих областях науки и техники, начиная от зажигалок и заканчивая механизмом манипуляции — кантилевером — в атомно-силовом микроскопе. Но до сих пор эффективность их преобразования остается крайне низкой.

В своей работе исследователи изучали материал, состоящий из ниобата свинца-магния и титаната свинца. Это коммерчески доступный пьезоэлектрик, который имеет кодовое название PMN-PT. Сначала авторы новой работы провели компьютерное моделирование. Оказалось, что результаты моделирования противоречат содержащимся в научной литературе данным.

Тогда исследователи вырастили свои собственные кристаллы PMN-PT и тщательно исследовали конфигурации доменов в них, используя различные методы анализа. Ученые выяснили, что домены на самом деле становятся больше при воздействии переменного тока, а не меньше, как считалось ранее.

Исследователи также обнаружили, что образцы PMN-PT имеют размеры и структуру доменов, характерную для прозрачных материалов. После тщательной полировки кристаллов ученые и вправду обнаружили, что они прозрачны, хотя раньше об этом никто не сообщал.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.