Создан новый пьезоэлектрик, работающий при высоких температурах
Новый пьезоэлектрический материал, который может работать при высоких температурах, разработали американские ученые из Пенсильванского университета и QorTek, 5 февраля сообщает Journal of Applied Physics.
Пьезоэлементы используются очень широко. Это различные датчики для измерения давления, деформации, температуры, ускорения и даже датчики устойчивости. Они также используются в качестве источников питания для небольших устройств. Но область применения современных пьезоматериалов ограничена небольшим интервалом температур от 80 до 120 градусов Цельсия.
«Фундаментальная проблема пьезоэлектрических материалов заключается в том, что их характеристики начинают значительно падать при температурах выше 120 ° C, вплоть до того, что при температурах выше 200 ° C (392 ° F) их характеристики незначительны», — пояснил Гарет Ноулз, технический директор QorTek.
Новый пьезоэлектрический материал, который получили в ходе исследований, сохраняет свою работоспособность при температурах до 250 ° C. При температурах свыше 250 ° C материал тоже можно использовать, но уже в качестве аккумуляторов энергии или датчиков при температуре выше 300 ° C, сказано в статье.
«Пьезоэлектрические материалы, работающие так же хорошо при таких высоких температурах, как и при комнатной температуре, являются новинкой, поскольку никто никогда не создавал пьезоэлектрические материалы, которые эффективно работают при таких высоких температурах», — заявил Ноулз.
Неожиданным хорошим преимуществом нового материала явилась большая эффективность производства электрической энергии. Сегодняшние пьезоэлементы менее эффективны, чем другие источники электрической энергии, например, такие как солнечные батареи. Новый материал обладает настолько высоким энергопотенциалом, что рассматриваются новые области его применения.
«Это потенциально позволило бы обеспечить непрерывное питание без батарей в темноте или в скрытых помещениях, например, внутри автомобильной системы или даже человеческого тела», — заявил Клайв Рэндалл, директор Института исследований материалов из Пенсильвании.
Напомним, эффект пьезоэлектричества открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880–1881 гг. Пьезоэлектрики вырабатывают электрический разряд при различных деформациях материала (прямой пьезоэффект). Если под действием электрического напряжения пьезоэлектрики деформируются (сжимаются, расширяются, скручиваются или сгибаются), то это называют обратным пьезоэффектом. В 1950–1960-е годы в СССР изучением пьезоэлектричества занимался Всесоюзный научно-исследовательский институт пьезооптического минерального сырья.
