Раскрыт принцип работы сверхэффективных пьезоэлектриков
Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.
Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.
Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru
Почти 20 лет назад были открыты пьезоэлектрические материалы, превосходящие на порядок ранее известные аналоги по эффективности преобразования между электрической и механической энергиями. Природа процессов, обеспечивающих такой результат, до последнего времени оставалась непонятой.
В работе, о которой рассказывается в онлайновой публикации Science Advances, ученые Окриджской Национальной Лаборатории (ORNL) и их партнёры применили для углублённого анализа этих материалов, так называемых релаксорных ферроэлектриков, методы нейтронного рассеяния. Полученные результаты позволят ускорить создание новых функциональных материалов для самых разнообразных приложений.
«Мы выяснили на атомарном уровне причины, по которым определённые материалы так сильно механически реагируют на электрическое поле, изменяя форму или размер, — комментирует главный автор статьи, Майкл Мэнли (Michael Manley). — Открытие создаёт предпосылки для разработки высокопроизводительных актуаторов и сенсоров».
Для исследователей, занятых в проекте, стало неожиданностью, что ключом к пониманию впечатляющих характеристик релаксорных ферроэлектриков являются вибрации полярных нанорегионов, в которых положительные и отрицательные ионы немного смещаются, что приводит к поляризации мельчайших объёмов материала.
Механический отклик кристаллов релаксорных ферроэлектриков базируется на вращении крупных (порядка 20 мкм) доменов, в ходе которого происходит сдвиг атомных слоев. Полярные нанорегионы толщиной около 2 нм отвечают за усиленную электромеханическую связь (преобразование электрической энергии в механическую и обратно), которая снижает сопротивление кристалла такой сдвиговой деформации.
Традиционные ферроэлектрики более жёсткие: их крупные домены трудно заставить вращаться. Но в сверхчувствительных современных релаксорных ферроэлектриках вибрации полярных нанорегионов и окружающей решетки смешиваясь, дают гибридные колебания. Те, в свою очередь, снижают энергию, требующуюся для смещения атомных слоев, что упрощает вращение поляризованных макроскопических доменов.
Приобретенное авторами понимание механизма, лежащего в основе этого явления, применимо, помимо релаксорных ферроэлектриков, к более широкому классу химически неупорядоченных материалов, включая сплавы с памятью формы, колоссальные магниторезисторы, магнитные полупроводники и некоторые сверхпроводники.
- Источник(и):
- Войдите на сайт для отправки комментариев