Нетоксичен и безплатен: Учени създадоха пиезоелектричен материал за генериране на електричество в движение

Група британски учени са създали обещаващ пиезоелектричен материал за генериране на електричество в движение. Материалът не съдържа токсично олово, което е част от сегашните материали за същата цел, и може да се синтезира при стайна температура.

Учени от университетите в Оксфорд, Бристол и Бирмингам са разработили интересен във всяко отношение пиезоелектричен материал на базата на бисмут йодид – неорганична сол с ниска токсичност, който ефективно преобразува механичното движение в електричество, като същевременно не съдържа олово.

Този хибриден материал, който съчетава органични и неорганични компоненти демонстрира висока чувствителност към деформации, мекота и дълготрайност, като по производителност е равностоен на традиционните керамични материали на основата на олово, като PZT (оловен цирконат-титанат, съдържащ 60% олово).

За разлика от PZT, който изисква изпичане при температури до 1000 °C, новият материал се синтезира при стайна температура, което опростява производството и намалява разходите за енергия. Ключовата му характеристика е контролираната структурна нестабилност, произтичаща от взаимодействието на органични и неорганични компоненти, където халогенните връзки позволяват регулиране на симетрията и подобряват пиезоелектричната реакция. По този начин откритието проправя пътя за екологично чисти технологии в растящия пазар на пиезоелектрици, който се очаква да надхвърли 35 млрд. долара.

Откритието се потвърждава от подробни анализи на материала на атомно ниво с помощта на синхротрон и ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) за изучаване на динамиката на структурата. Материалът проявява изключителен пиезоелектричен ефект, подобен на търговските аналози, но без вредни примеси. Откритието ще има далечни последици за разработването на сензори, носима електроника, самозареждащи се устройства, прецизни изпълнителни механизми (например, при автофокуса на фотоапарати и помпите на мастиленоструйни принтери), както и в системите за събиране на енергия във фитнес тракери, интелигентни дрехи и въздушни възглавници за автомобили. Целият ни свят и хората са в постоянно движение и извличането енергия от тази работа е правилният път.