Ученые создали бессвинцовую альтернативу для ключевых электронных компонентов
Исследователи из Университета Арканзаса разработали новый метод создания сегнетоэлектрических материалов без использования токсичного свинца. Эти материалы применяются в инфракрасных камерах, медицинских УЗИ-аппаратах, компьютерной памяти и актуаторах.
Профессор Лоран Беллейш и научный консультант Киннари Патель. Автор: Рассел Котрен
Сегнетоэлектрики обладают естественной электрической поляризацией, которая может изменяться под действием электрического поля и сохраняется после его отключения. Однако большинство таких материалов содержат свинец, что делает их токсичными.
«Последние 10 лет во всем мире ведется масштабная работа по поиску сегнетоэлектрических материалов, не содержащих свинец», — пояснил профессор физики Лоран Беллейш.
Вместо химической обработки команда использовала механическое напряжение для управления свойствами бессвинцового сегнетоэлектрика — ниобата натрия (NaNbO3). Исследователи создали тонкую пленку из этого материала на подложке, где атомы ниобата натрия сжимались и расширялись, пытаясь соответствовать структуре атомов подложки.
К удивлению ученых, созданное напряжение привело к одновременному существованию трех различных фаз в материале, что значительно усилило его полезные сегнетоэлектрические свойства за счет увеличения количества границ между фазами.
«Честно говоря, я ожидал, что при изменении напряжения материал перейдет из одной фазы в другую, но не в три одновременно. Это важное открытие», — отметил Беллейш.
Эксперименты проводились при комнатной температуре. Следующим шагом будет проверка поведения материала в экстремальных условиях — от -270°C до +1000°C.
Сегнетоэлектрические материалы были открыты в 1920 году и используются в различных устройствах — от сонаров и датчиков огня до миниатюрных динамиков в смартфонах и точных механизмов струйных принтеров.
0 комментариев