Редкоземельный элемент улучшил свойства пьезоэлектрических кристаллов
Команда исследователей из Китая, США и Австралии выяснила, что добавление самария, редкоземельного элемента, значительно улучшает свойства пьезоэлектрических кристаллов.
В статье для журнала Science группа представила результаты тестирования измененных кристаллов. Иржи Глинка из Института физики Академии наук Чешской Республики описал перспективы работы команды в том же издании, сообщает phys.org.
Ученые проверяют, можно ли использовать пьезоэлектрические устройства для получения тока от новых источников, вроде обуви во время ходьбы или умной ткани. Системы могут превращать механические колебания в электрические сигналы. Ядром устройств являются материалы, реагирующие на вибрации. Лучим продуктом для этих целей являются кристаллы из оксида перовскита, PMN-PT. Ученые искали альтернативные материалы и способы улучшить данную структуру. В новом исследовании им удалось добиться двукратного повышения эффективности.
Добавление самария во время роста PMN-PT (с помощью модифицированного подхода Бриджмена) позволило получить структуру, лучше генерирующую заряд. Понадобился всего один атом элемента на каждые 1000 родительских кристаллов. Стандартные PMN-PT генерируют в среднем 1200-2500 пКл/Н. При опытах с улучшенной версией ученые получали 3400-4100 пКл/Н. Добавление самария также повысило гетерогенность кристаллов, сделав их более однородными. Это позволило выращивать крупные структуры с меньшими затратами.
Исследователи предполагают, что сенсоры с улучшенными кристаллами дадут большее разрешение и чувствительность. Повысится и их эффективность.