За яких умов діаманти генерують енергію
Науковці з Університету Гонконгу продемонстрували, що ультратонкі діамантові мембрани отримують п'єзоелектричні властивості. Протягом понад століття вчені виключали цей мінерал із класу матеріалів, які перетворюють механічну деформацію на електричний заряд. Нове дослідження з'явилося в журналі Science Advances.
Традиційно діамант цінували за його стійкість до тиску, хімікатів та екстремальних температур, проте в мікроелектромеханічних системах його використовували лише як міцну основу для інших п'єзоелектричних шарів. Тепер з'ясували: якщо зробити цей камінь достатньо тонким, він починає виробляти стабільний вольтаж.
Ультратонкий алмаз може виробляти стабільну напругу при згинанні / Фото SciTechDaily
Команда під керівництвом професорів Чжіціня Чу та Юаня Ліня застосувала новий метод відлущування країв, щоб створити гнучку полікристалічну мембрану. Коли цей матеріал згинали, прилади фіксували чіткі електричні сигнали. Щоб виключити вплив зовнішнього середовища або випадкового тертя, фізики провели серію контрольних тестів, які підтвердили відтворюваність результату.
Причину такого явища виявили за допомогою математичних розрахунків. Ефект виникає через асиметричні межі зерен – місця, де окремі кристали діаманта стикаються всередині мембрани. Під час деформації на цих стиках накопичується електричний заряд, що створює різницю потенціалів між верхньою та нижньою поверхнями матеріалу.
Майбутнє автономних технологій
Це відкриття відкриває шлях до створення принципово нових сенсорів і мініатюрних пристроїв, які працюватимуть без зовнішніх акумуляторів у найагресивніших середовищах.
Оскільки діамант є біосумісним, хімічно стабільним і нетоксичним, він ідеально підходить для медичних технологій. У майбутньому імплантовані пристрої зможуть використовувати такі мембрани як датчики деформації або як автономні джерела живлення, що виробляють енергію безпосередньо з рухів людського тіла.