Учени от Университета в Хонг Конг (HKU) направиха значително откритие, което предизвиква традиционните представи за диаманта. В продължение на повече от сто години, този скъпоценен камък е бил ценен основно за своята издръжливост, а не за способността си да произвежда електрическа енергия. Новите изследвания обаче показват, че изключително тънките и гъвкави мембрани от диамант могат да генерират електрически отговор при механично деформиране.

Досега диамантът е бил считан за непиезоелектричен материал, което означава, че не може да развива електрическо напрежение при натиск или огъване. Тази концепция е влияела на начина, по който диамантът е използван в електронни устройства в продължение на десетилетия. Въпреки това, новите експерименти показват, че когато диамантът е направен изключително тънък, той може да прояви напълно различно поведение.

0:24 мин.

Пакистанските сили ликвидираха 12 терористи при операция в Белуджистан Русия и Китай стартират нов проект за втечнен природен газ в Арктика Тръмп засилва натиска върху Иран чрез санкции и военни действия след отказа на Техеран да отстъпи

Изследователският екип, ръководен от професор Чжикин Чу и професор Юан Лин, разработил ултратънки гъвкави мембрани от поликристален диамант. Обикновеният диамант е известен със своята трудност при деформация, но когато материалът е редуциран до мембрана с минимална дебелина, той може да се огъва под механично напрежение. Това откритие позволява на учените да проверят дали деформацията може да предизвика електрически отговор.

При огъване на мембраните изследователите открили наличието на волтажни сигнали. Те проведоха серия от контролирани механични цикли и установиха, че електрическият отговор остава постоянен, което предполага, че явлението не е случайно или еднократно.

След установяването на електрическия сигнал, учените трябваше да изключат други възможни източници на електрическа енергия. Проведени бяха допълнителни тестове при контролирани условия и многократни механични измервания. Резултатите показали последователност в сигналите при огъване на мембраните от диамант.

1:8 мин.

САЩ предприемат действия срещу финансовата мрежа на Иран в Турция Три зодиакални знака ще преосмислят финансите си под влиянието на Плутон в ретроградна фаза Ликвефакция: Как земята става течна при силни земетресения

Изследователите също така разгледали какво може да предизвика производството на електрическо напрежение в материал, считан за непиезоелектричен. Изчисленията им сочат към микроструктурата на материала. Мембраните са поликристални и съдържат множество малки кристали от диамант. Границите между тези кристали не са перфектно симетрични и механичното огъване може да предизвика развитие на електрическа поляризация около тези граници.

Тази нова находка предлага интересни приложения. Диамантът вече притежава качества, които трудно се комбинират в конвенционалните електронни материали: той е изключително устойчив, химически стабилен и биосъвместим. Ако новооткритото пиезоелектрично поведение може да бъде надеждно инженерствано, мембраните от диамант биха могли да служат както като структурни компоненти, така и като активни електрически съставки в миниатюрни устройства.

Една от възможностите е използването им в сензори. Гъвкавата мембрана от диамант би могла да генерира електрически сигнал при огъване или механично напрежение, позволявайки материалът да функционира като сензор без необходимост от отделен източник на захранване.

1:21 мин.

Президент Рутo нарежда спиране на дейността на Tata Chemicals в Кения Дания подготвя прехвърляне на мигранти в центрове извън ЕС до 2027 година Франция инвестира над 1 милиард евро в подкрепа на фермерите след сушата и горещините

Другата област, където откритията могат да бъдат полезни, е медицинската технология. Учените посочват биосъвместимостта и химическата стабилност на диаманта като характеристики, които биха могли да го направят привлeкателен за имплантируеми технологии. Бъдещите устройства биха могли потенциално да извлекат малки количества механична енергия от движенията в тялото.

По-широкото значение на това изследване надхвърля само диаманта. Съвременните електронни системи все повече се нуждаят от сензори, които могат да работят дълго време без конвенционални батерии. В много малки устройства смяната или презареждането на батерията може да бъде трудно осъществимо.

Откритията относно пиезоелектричния отговор в ултратънкия диамант могат да бъдат важни за развитието на самозахранващи се сензорни системи и миниатюрни устройства за събиране на енергия. Способността на диаманта да функционира в екстремни условия го прави особено интересен за приложения, където конвенционалните материали могат да се разпаднат или провалят.

Изследването не означава, че обикновените диаманти могат внезапно да се използват като генератори на електрическа енергия в домакинството. Ефектът беше наблюдаван само в специално проектирани ултратънки поликристални мембрани при механична деформация. За превръщането на лабораторния резултат в практична технология ще бъдат необходими допълнителни изследвания относно фактори като производителност и интеграция на устройствата.