Напруга під час деформації
Вчені виявили, що ультратонкий алмаз може виробляти електрику. Дослідники Гонконзького університету виявили, що ультратонка гнучка мембрана з полікристалічного алмазу здатна генерувати електричну напругу під час деформації. Це відкриття суперечить раніше усталеному уявленню про те, що алмаз не має п'єзоелектричних властивостей.
Команда, очолювана професором Чу Чжицінем з кафедри електротехніки та комп'ютерної інженерії та професором Юань Лінем з кафедри машинобудування, створила мембрану, яка складається з великої кількості дрібних кристалів, що на відміну від звичайного масивного алмазу, має можливість згинатися.
Механізм генерації електрики
Під час механічної деформації мембрана стабільно генерувала електричні сигнали. Було проведено багаторазові випробування, щоб виключити тертя поверхонь чи вплив навколишнього середовища як причину виникнення електричної напруги. Комп'ютерні розрахунки показали, що ключову роль у цьому процесі відіграють межі між окремими кристалами в полікристалічному алмазі.
Під час згинання мембрани біля меж кристалів виникає нерівномірний розподіл електричного заряду, що призводить до формування різниці потенціалів між верхньою та нижньою поверхнями мембрани.
Раніше алмаз вважався міцним і хімічно стійким матеріалом, який використовувався в компонентах мікроелектромеханічних систем. Однак нове дослідження демонструє, що ультратонкий алмаз може виконувати активну електричну функцію. Потенційні практичні застосування включають:
- сенсори
- мікросистеми для отримання енергії
- медичні імпланти
Алмазні мембрани можуть одночасно реагувати на деформацію та виробляти невелику кількість енергії для автономних пристроїв, що відкриває нові горизонти в технології та медицині.
Це відкриття може мати значний вплив на розвиток нових матеріалів, які використовуються в електроніці та медичних технологіях. Зокрема, можливість використання алмазних мембран у якості джерел енергії для малопотужних пристроїв може зменшити залежність від традиційних батарей. Також, у контексті розвитку мікросистем, такі матеріали можуть забезпечити нові функціональні можливості для сенсорних технологій, що в свою чергу вплине на ефективність і надійність різних пристроїв в повсякденному житті.
Цікаво, що інші дослідження також демонструють потенціал алмазних матеріалів у технологіях. Наприклад, Пентагон інвестував у алмазне охолодження мікрочипів, що свідчить про зростаючий інтерес до застосування алмазів у сучасній електроніці. Це свідчить про те, що алмази можуть стати не лише елементом розкоші, але й важливим компонентом у високих технологіях.