Размер имеет значение - для пьезоэлектрического эффекта.

обсуждение новостей химической науки: гипотезы, идеи, варианты применяемости на практике, перспективы развития того или иного открытия...

Размер имеет значение - для пьезоэлектрического эффекта.

Сообщение Sitalin » 16 янв 2011, 23:18

Размер имеет значение - для пьезоэлектрического эффекта.
(Chemistry World 14.01.2011)
Как известно, пьезоэлектрические материалы способны индуцировать электрический заряд на своей поверхности под действием механической нагрузки (прямой пьезоэфект) и наоборот - под воздействием электрического поля деформироваться (обратный пьезоэффект). В связи с такими свойствами, пьезоматериалы находят широкое применение в современной технике: ультразвуковое исследование органов и тканей без их повреждения и сканирующая зондовая микроскопия в медицине; ультразвуковой контроль качества твердых материалов (деталей из металлов, железобетонных блоков строительных конструкций и д.р.) в промышленности; датчики давления, конденсаторы, генераторы тактовой частоты в микропроцессорах, генераторы звуковых сигналов большой мощности и наконец, обыкновенные пьезоэлектрические зажигалки.
Изображение
Одним из перспективных направлений в применении пьезоэлектрических материалов, является их использование в качестве источноков электропитания для портативных электронных устройств. Однако, применять для таких целей макро и даже микро структуры из пьезоэлектрических материалов невозможно, в связи с чрезвычайно малыми токами, которые вырабатываются в результате деформации этих материалов.
Только с развитием нанотехнологий и приемов создания нано структур, открывается возможность использовать пьезоэлектрический эффект как источник электрического тока.

Рави Агравал и Горацио Эспиноса из Северо-западного университета в штате Иллинойс, США, исследовали свойства нанопроволок различных пьезоматериалов в течение нескольких лет. Эспиноса отмечает, что "Развитие нанотехологии позволяет применять полученные знания и разработанные материалы для создания более экономичных и компактных устройств необходимых человеку, не требующих больших затрат энергии. Поэтому, обнаружив тот или иной эффект, новое свойство какого либо наноматериала, мы должны сначала изучить причины наблюдаемых явлений на примере отдельного нанообъекта, и только после тщательного изучения, мы сможем применять группы из миллионов таких объектов для получения ожидаемого эффекта."
Изучая свойства тончайщих нанопроводов из пьезоэлектрических материалов, исследователи заметили, что пьезоэффект увеличивается с уменьшением диаметра нанопроводов. Однако проведенные различными исследователями измерения и вычисление зависимости пьезоэлектрического эффекта от диаметра нанопроводов, дали различные результаты. Поэтому Горацио Эспиноса с коллегами применили теоретические расчеты для выявления истинной закономерности зависимости пьезоэлектрического эффекта от диаметра нанопроводов. В результате было выяснено, что пьезоэлектрический эффект нитрида германия и оксида цинка, можно увеличить более чем в два раза за счет уменьшения толщины нанопровода до 1 нм, по сравнению с нанопроводами толщиной 10 - 100 нм. Оксид цинка показал двукратное увеличесние пьезоэффекта уже на толщине 1,5 нм, а нитрид галия (GaN) на толщине 2,5 нм. Исследователи отмечают, что неожидали столь значительного увеличения пьезоэффекта на таких толщинах.

Чжун Линь Ван из Технологического института Джорджии, США, который впервые показал, что нанопровода из оксида цинка могут быть использованы в качестве генераторов электроэнергии, говорит: "Работа исследовательской группы, является большим шагом на пути к практическому применению пьезоэлектриков в качестве источников питания для биосенсоров и портативных электронных устройств типа mp3-плееров и мобильных телефонов".

Исследователи надеятся, что их открытие найдет отражение в работе инженеров, разрабатывающих электронные устройства.

Laura Howes
Аватара пользователя
Sitalin
 
Сообщения: 867
Зарегистрирован: 04 окт 2009, 15:55
Откуда: Україна

Вернуться в Новости химии на techemy.com

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron