» »

Odkrili piezoelektrik v monosloju

Odkrili piezoelektrik v monosloju

Nature - Raziskovalci so eksperimentalno pokazali, da je molibdenov sulfid (MoS2) v obliki ene same plasti piezoelektričen. To pomeni, da deformacija materiala povzroči nastanek električne napetosti, ki jo lahko izkoristimo za opravljanje koristnega dela. Odkritje ima potencial zlasti za proizvodnjo pametnih električnih naprav, ki jih bomo nosili (wearable electronics) in jim bo treba nekako zagotavljati dovolj električne energije za delovanje, in za električne merilnike.

Piezoelektričnost ni nov pojav in tudi materiale, ki ga izkazujejo, že dolgo poznamo. Prav nasprotno, piezoelektrični efekt sta brata Paul-Jacques in Pierre Currie odkrila že leta 1880, do danes pa ga rutinsko uporabljamo v širokem spektru aplikacij - od elektronskih mikroskopov do pametnih telefonov. Zavoljo tega je tudi atomsko ozadje sorazmerno dobro preiskano.

Samo materiali s polarizirnimi domenami (npr. PbTiO3 ali PbZrO3) in materiali, ki nimajo centrosimetrične strukture (ZnO, GaN), so lahko piezoelektrični. Posebej zanimivi pa so materiali, ki imajo centrosimetrično strukturo, a jo izgubijo, ko jih razlistamo do posameznih plasti. Grafit, heksagonalni borov nitrid (bor in dušik tvorita spojine, ki so primerljive z ogljikom; poznamo anorganski benzen B3N3H6, diamantu analogen sfaleritni borov nitrid, grafenu podoben heksagonalni borov nitrid itd.) ter številni dihalkogenidi prehodnih elementov (med njimi MoS2) imajo drugačno strukturo in lastnosti, kadar imamo samo eno plast atomov, kot če jih imamo več (bulk). Kadar jih sestavlja več različnih atomov (h-BN, prehodni halkogenidi), to pomeni odsotnost centra inverzije oziroma centralne simetrije.

Teoretični izračuni so že pred leti kazali, da bi moral biti MoS2 v monoplasti izjemno piezoelektričen. Prve eksperimentalne preiskave so to sedaj potrdile. Raziskovalci so nanesli monoplasti ali več plasti spojine na upogljiv substrat (polimetilmetakrilat, polivinilalkohol na siliciju) in merili piezoelektričnost. Ugotovili so, da upogib za pol odstotka ustvari 15 mV pri 20 pA za eno lusko velikost nekaj kvadratnih mikrometrov. Preračunano na površino to pomeni 2 mW m-2, kar se ne sliši mnogo, a v resnici predstavlja 5-odstotni izkoristek pri pretvorbi mehanske energije v električno. Električna napetost je bila sorazmerna z deformacijo. Zanimivo je, da (tudi v skladu z napovedmi) dvoplastni vzorec povsem izgubi piezoelektričnost, saj se efekt obeh plasti ravno izniči, medtem ko jo troslojni material spet piezoelektričen, a bistveno manj. Efekt pri debelejšem nanosu hitro izzveni.

Efekt ima potencial za uporabo tam, kjer drugih virov energije ni. To je na primer elektronika za nošnjo, medicinski vsadki ipd. Poleg tega piezoelektričnost ni uporabna zgolj kot vir električne energije, temveč je nujno potrebna v vrsti detektorjev. Če ste se kdaj vprašali, kako vaš telefon ve, kdaj ga obračate in nosite sem ter tja, je odgovor akcelerometer. Ti so lahko piezoelektrični, čeprav v vašem pametnem telefonu najbrž niso.

12 komentarjev

Rias Gremory ::

Typo
Odkritje ime potencial zlasti za proizvodnjo pametnih električnih naprav


Ugotovili so, da upogib za pol odstotka ustvari 15 mV pri 20 pA za eno lusko velikost nekaj kvadratnih mikrometrov

Torej če prav razumem je tole fajn za šport? Ta material se postavi na točke kjer je veliko deformacije torej sklepi in mamo free energy!
Mirno gledamo, kako naš svet propada,
saj za časa našega življenja ne bo popolnoma propadel.

Zgodovina sprememb…

gruntfürmich ::

opa. 5% pa ni mačji kašelj!

btw, koliko pa so izkoristki direktne pretvorbe toplote v elektriko?
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...

Zgodovina sprememb…

ozbolt ::

gruntfürmich je izjavil:

btw, koliko pa so izkoristki direktne pretvorbe toplote v elektriko?


Pretty much prvi zadetek pri iskanju po googlu:
Heat engine @ Wikipedia

Odgovor: Odvisno :)
Odgovor, ki ga zelis slisati: do 64%

SimplyMiha ::

Nekje sem prebral izviren komentar na to temo:

trampolin + hiperaktivni otroci.

jest10 ::

ozbolt je izjavil:

gruntfürmich je izjavil:

btw, koliko pa so izkoristki direktne pretvorbe toplote v elektriko?


Pretty much prvi zadetek pri iskanju po googlu:
Heat engine @ Wikipedia

Odgovor: Odvisno :)
Odgovor, ki ga zelis slisati: do 64%

V bistvu tvoj odgovor nima veze z njegovim vprašanjem, ker ni direktna pretvorba.

Vanich ::

MoS2 imaš tudi kot aditiv motornemu olju - drastično zmanjša trenje mašine.
Baje. Morem kupit eno piksno pa probat.(recimo Liqui Moly MoS2)

gruntfürmich ::

ja seveda. brez tega pa je trenje z oljem hudo veliko ali kako.
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...

Vanich ::

gruntfürmich je izjavil:

ja seveda. brez tega pa je trenje z oljem hudo veliko ali kako.


Napisal sem: "Baje".

MoS2, naj bi uporabljali baje že Nemci v WWII v svojih lovskih letalih, ki naj bi (baje) prestreljena in skoraj brez olja letela še kar nekaj časa -samo zato, ker je bil v olju MoS2. Baje.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: Vanich ()

vostok_1 ::

Jp. Molibden je solid-state mazivo za kovinske mehanizme pri nižjih frekvencah delovanja.

gruntfürmich ::

kolikor vem je še vedno najboljše mazivo teflon. pa nisem siguren če so še vedno tako hudo popularna olja, ki imajo z velikimi črkami gor napisano PTFE ipd...
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...

Kaboom ::

za verigo na kolesu vsaj zame ni boljšega olja kot teflonsko "dry" olje... umazanija se ne prime in ketna ne postane "šmirasta"
pardon za offtopic
Če se zatakne - pritisni močneje. Če se zlomi - bil je skrajni čas za nakup novega.

Vanich ::

Kaboom je izjavil:

za verigo na kolesu vsaj zame ni boljšega olja kot teflonsko "dry" olje... umazanija se ne prime in ketna ne postane "šmirasta"
pardon za offtopic


Za ketno za kolo ja, v mašini z notranjim izgorevanjem se pa teflon spaca.


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Najtanjši tranzistor meri 1 nm

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
64517 (2679) David1994
»

Odkrili piezoelektrik v monosloju

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
126791 (4705) Vanich
»

Nobelova nagrada za fiziko 2014

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
237839 (6566) jype
»

Diamanti niso najtrša naravna snov

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
3315021 (11710) gruntfürmich

Več podobnih tem