Birmingem Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriMikroskop altında baxılan yeni kəşf edilmiş piezoelektrik materialın kristalı. Kredit: Birmingem Universiteti / Oksford Universiteti

Elm adamları daha yüksək effektivliklə və zəhərli qurğuşun istifadə etmədən hərəkəti elektrikə (pyezoelektrik) çevirən yeni material hazırlayıblar – gündəlik həyatda istifadə etdiyimiz yeni nəsil cihazların yaranmasına yol açır.

Birmingem Universiteti, Oksford Universiteti və Bristol Universitetindən olan tədqiqatçılar öz kəşflərini Journal of the American Chemical Society jurnalında dərc edərək, həm davamlı, həm də hərəkətə həssas olan materialı təsvir edirlər ki, bu da sensorlar, geyilə bilən elektronika və özü ilə işləyən qurğular kimi geniş çeşiddə innovativ cihazlar üçün imkanlar açır.

Aşağı toksikliyə malik qeyri-üzvi duz olan vismut yodidə əsaslanan yeni yumşaq, hibrid material qurğuşun əsaslı ənənəvi keramika məhsullarının performansı ilə rəqabət aparır, lakin daha az toksiklik və daha asan emal ilə. Tərkibində 60% qurğuşun olan PZT (qurğuşun zirkonat titanat) kimi mövcud yüksək performanslı alternativlərlə müqayisədə qurğuşun yoxdur və 1000°C deyil, otaq temperaturunda istehsal oluna bilər.

Piezoelektrik materiallar sıxıldıqda və ya əyildikdə elektrik yükü yaradır və elektrik sahəsi tətbiq edildikdə deformasiyaya uğraya bilər. Onlar kamera avtofokus və mürəkkəb püskürtməli printer nasosları kimi məhsullarda istifadə olunan dəqiq aktuatorlardan tutmuş, fitnes izləyiciləri, ağıllı geyimlər və avtomobil hava yastığı sistemləri kimi taxıla bilən texnologiyaya daxil edilmiş enerji yığan sensorlara qədər müxtəlif texnologiyalar üçün vacibdir.

Tədqiqata rəhbərlik edən Oksford Universitetinin Fizika Departamentindən aparıcı müəllif Dr. Esther Hung dedi: “Üzvi və qeyri-üzvi komponentlər arasında qarşılıqlı əlaqəni dəqiq tənzimləməklə biz simmetriyanı düzgün şəkildə pozan incə struktur qeyri-sabitlik yarada bildik.

“Sifariş və nizamsızlıq arasındakı bu qarşılıqlı əlaqə materiala müstəsna pyezoelektrik reaksiya verən şeydir. Bu, qurğuşun zirkonat titanat (PZT) kimi ənənəvi materiallardan fərqli olaraq, piezoelektrikliyə fərqli bir yanaşmadır və bu böyük təkmilləşdirmələrə səbəb oldu.”

Qlobal piezoelektrik materiallar bazarının dəyəri 35 milyard dollardan çoxdur və hərəkəti elektrik enerjisinə və ya dəqiq hərəkətə çevirən cihazların vacib olduğu avtomobil, səhiyyə, robot texnikası və istehlakçı elektronikasına tələbat əsasında sürətlə böyüməyə davam edir.

Birmingem Universitetinin tədqiqatçıları materialın davranışını başa düşmək üçün tək kristallı rentgen şüalarının difraksiyasından və bərk cisim nüvə maqnit rezonansından (NMR) istifadə ediblər.

Onlar aşkar etdilər ki, halogen birləşmə vasitəsilə üzvi və qeyri-üzvi hissələrin bir-birinə yapışması materialın strukturunu nə vaxt və necə dəyişdirdiyini dəyişdirmək, həmçinin pyezoelektrik performansı yaxşılaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu anlayış həm də üzvi və qeyri-üzvi elementləri birləşdirən digər materiallarda piezoelektrik performansı artırmaq üçün faydalı ola bilər.

NMR tədqiqatına rəhbərlik edən Birmingem Universitetindən Dr. Benjamin Gallant, “Erkən bir karyera tədqiqatçısı olaraq, cəmiyyətimizi dəyişdirmək gücü ilə tədqiqatda iştirak etmək həyəcan vericidir – gündəlik həyatımızda istifadə etdiyimiz demək olar ki, hər bir cihazda piezoelektrik var” dedi.

Tədqiqata professor Henry Snaith (Oksford), Dr. Harry Sansom (Bristol) və Dr. Dominik Kubicki (Birmingem) tərəfindən birgə rəhbərlik edilib, yeni materiallar, kristal dizayn və atom səviyyəli strukturun səciyyələndirilməsi sahəsində təcrübə bir araya gətirilib.

Birmingem Universitetindən Dr. Dominik Kubicki, “Kommersiya pyezoelektrikləri ilə müqayisə edilə bilən, lakin toksik olmayan vismutdan hazırlanan bu kəşf, gələcəyin sensorları, tibbi implantları və çevik elektronikasını gücləndirə bilən ekoloji cəhətdən məsuliyyətli texnologiyalara doğru yeni bir yoldur” dedi.

Ətraflı məlumat: Böyük piezoelektrik effekt üçün qurğuşunsuz üzvi-qeyri-üzvi halobismutatın hazırlanması, Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c15484

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı Birmingham Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir