“Αόρατη” ηλεκτρογεννήτρια με πάχος ατόμου παράγει πιεζοηλεκτρισμό

Ερευνητές του τμήματος Μηχανικής του Πανεπιστημίου Κολούμπια και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζώρτζιαυποστηρίζουν ότι προκάλεσαν το φαινόμενο του πιεζοηλεκτρισμού και το «πιεζοτρονικού» (piezotronic) φαινόμενο σε υλικό με πάχος ατόμου για πρώτη φορά στα χρονικα.

 

Η επίδειξη του φαινομένου έγινε με την πιο λεπτή ηλεκτρογεννήτρια στον κόσμο η οποία είναι κατασκευασμένη από ένα δισδιάστατο υλικό σε πάχος ατόμου με τη χημική σύσταση δισουλφίδιο του μολυβδαινίου (MoS2), το οποίο είχε προβλεφθεί ότι διαθέτει τέτοιες ιδιότητες.

Με τη νέα ανακάλυψη ανοίγει ο δρόμος για την παραγωγή ηλεκτρογεννητριών και συσκευών μηχαναίσθησης (mechanosensation) οι οποίες θα είναι διάφανες, εξαιρετικά ελαφρές και πολύ εύκαμπτες.

Η συσκευή κατασκευάστηκε με την τοποθέτηση λεπτών στρωμάτων MoS2, το οποίο είναι ένα υλικό αποτελούμενο από ένα μοναδικό στρώμα ατόμων, σε εύκαμπτα πλαστικά υποστρώματα και με τη χρήση τεχνικών οπτικής για να διαμορφωθεί κατάλληλα ο προσανατολισμός των κρυσταλλικών πλεγμάτων του υλικού.

Η διαδικασία αυτή ήταν αναγκαία διότι η κρυσταλλική δομή του MoS2 καθιστά εφικτή την παραγωγή πιεζοηλεκτρισμού μόνο κάτω υπό συγκεκριμένους προσανατολισμούς. Το υλικό χαρακτηρίζεται επίσης από υψηλή πολικότητα, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται μονός αριθμός στρωμάτων σε πάχος ατόμου ώστε να διασφαλιστεί ότι το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο δεν θα αυτοακυρωθεί.

Οι δοκιμές έδειξαν ότι μια μοναδική νιφάδα MoS2 που διεστάλη κατά 0,53% παρήγε τάση 15 Μιλιβολτ και 20 pA με το βαθμό αποδοτικότητας μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική να ανέρχεται σε 5,08%.

Αξίζει να σημειωθεί ότι το δισουλφίδιο μολυβδαινίου, το οποίο δεν είναι πιεζοηλεκτρικό σε όγκο, αποκτά πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες όταν λαμβάνει χώρα λέπτυνσή του σε στρώμα πάχους ατόμου.

Ο πιεζοηλεκτρισμός είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο το τέντωμα ή η συμπίεση ενός υλικού προκαλεί την παραγωγή ηλεκτρικής τάσης, ή το αντίθετο (δηλαδή η εφαρμογή ηλεκτρικής τάσης προκαλεί συστολή ή διαστολή). Αλλά για υλικά πάχους μόλις μερικών ατόμων, δεν είχε καταγραφεί πειραματική παρατήρηση πιεζοηλεκτρισμού μέχρι σήμερα.

Η εν λόγω παρατήρηση αποκαλύπτει νέες ιδιότητες για τα δισδιάστατα υλικά όπως το δισουλφίδιο μολυβδαινίου, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για νέα είδη μηχανικά ελεγχόμενων ηλεκτρονικών συσκευών.

—Οι εφαρμογές

“Το υλικό αποτελούμενο από ένα μόνο στρώμα ατόμων θα μπορούσε να οδηγήσει στην κατασκευή συσκευών που φοριούνται, ενσωματωμένο για παράδειγμα σε ρούχα, όπου θα μετατρέπει σε ηλεκτρισμό την ενέργεια από την κίνηση του σώματος” σημειώνει ο Τζέιμς Χόουν, καθηγητής μηχανολογίας- μηχανικής στο Columbia και ένας εκ των επικεφαλής της έρευνας.

«Η κοινότητα της έρευνας υλικών συναρπάζεται από το δισουλφίδιο μολυβδαινίου, και η επίδειξη του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου σε αυτό προσθέτει μια νέα διάσταση στο υλικό» συμπληρώνει ο Ζονγκ Λιν Γουάνγκ, του Georgia Tech, έτερος επικεφαλής της έρευνας.

Η έρευνα θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για την ανάπτυξη νέων εφαρμογών πάνω στο υλικό. «Πρόκειται για την πρώτη πειραματική δουλειά πάνω στο αντικείμενο και αποτελεί ένα ωραίο παράδειγμα σχετικά με το πώς αλλάζει ο κόσμος όταν το μέγεθος ενός υλικού μειώνεται στην κλίμακα ενός μεμονωμένου ατόμου» αναφέρει ο Χόουν.

Από πλευράς του, ο Ζονγκ Λι Γουάνγκ εκτιμά ότι η έρευνα θα μπορούσε να οδηγήσει σε πλήρη νανοσυστήματα πάχους ατόμου τα οποία θα είναι ενεργειακά αυτάρκη, καθώς θα συλλέγουν μηχανική ενέργεια από το περιβάλλον τους. Επίσης, όπως τονίζεται σε σχετική ανακοίνωση, η μελέτη αποκαλύπτει το πιεζοτρονικό φαινόμενο σε δισδιάστατα υλικά για πρώτη φορά, κάτι που επεκτείνει σημαντικά τις δυνατότητες εφαρμογής πολυεπίπεδων υλικών σε τομείς όπως η αλληλεπίδραση ανθρώπων και μηχανών, η ρομποτική κ.α.

Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature.

econews.gr

"google ad"

Αγώνας της Κρήτης

Ο “Αγώνας της Κρήτης” εκδόθηκε στις 8 Ιουλίου του 1981. Είναι η έκφραση μιας πολύχρονης αγωνιστικότητας. Έμεινε όλα αυτά τα χρόνια σταθερός στη διακήρυξή του για έγκυρη – έγκαιρη ενημέρωση χωρίς παρωπίδες. Υπηρετεί και προβάλλει, με ευρύτητα αντίληψης, αξίες και οράματα για μία καλύτερη κοινωνία. Η βασική αρχή είναι η κριτική στην εξουσία όποια κι αν είναι αυτή, ιδιαίτερα στα σημεία που παρεκτρέπεται από τα υποσχημένα, που μπερδεύεται με τη διαφθορά, που διαφθείρεται και διαφθείρει. Αυτός είναι και ο βασικός λόγος που η εφημερίδα έμεινε μακριά από συσχετισμούς και διαπλοκές, μακριά από μεθοδεύσεις και ίντριγκες.

Recent Posts

«Επιμελητήριο με Μέλλον»: Ο Επιμελητηριακός συνδυασμός με επικεφαλής τον Αντώνη Ροκάκη παρουσίασε τις στρατηγικές προτάσεις και τους υποψηφίους του στο Επιμελητήριο Χανίων

Σήμερα, στα Επιμελητήριο Χανίων, έδρα της Επιχειρηματικής κοινότητας, ο Επιμελητηριακός συνδυασμός «Επιμελητήριο με Μέλλον», με…

6 hours ago

Δημοσκόπηση Opinion Poll: Πάνω από 20% το ΠΑΣΟΚ στην εκτίμηση ψήφου – Πέμπτο κόμμα ο ΣΥΡΙΖΑ

Νέα δεδομένα δημιουργούνται στο πολιτικό σκηνικό μετά τη νέα διάσπαση του ΣΥΡΙΖΑ, όπως αποτυπώνεται από…

8 hours ago

Σοκ από δημοσκόπηση στο Alpha: Στο 2,7% ο ΣΥΡΙΖΑ κάτω από τη Νέα Αριστερά, στο 4,3% ο Κασσελάκης – Τρίτο κόμμα η Λατινοπούλου

Στο 6,5% βρίσκεται η εκλογική επιρροή του κόμματος Κασελάκη όμως μόλις στο 4,3% στην πρόθεση…

8 hours ago

Αν. Αλόγλου: Μέχρι τα Χριστούγεννα θα έχει λειτουργήσει το πάρκινγκ στο Στρατόπεδο Μαρκόπουλου – Αιχμές ενάντια σε όσους εναντιώνονται

Ο Αντιδήμαρχος Οικονομικών του Δήμου Χανίων, κ. Αναστάσιος Αλόγλου, ανακοίνωσε την πρόθεση της δημοτικής αρχής…

9 hours ago

Υδρογονάνθρακές: Εάν η Exxon αποφασίσει γεώτρηση στην Κρήτη, η Helleniq Energy θα ακολουθήσει

Τον πρώτο λόγο για τη διενέργεια ή όχι ερευνητικής γεώτρησης στην Κρήτη, που αποτελεί και το αμέσως επόμενο…

10 hours ago

Επιτήδειοι στοχοποιούν σεισμοπλήκτους του Αρκαλοχωρίου

Ο Σύλλογος του Αρκαλοχωρίου εξέδωσε ανακοίνωση στην οποία καταγγέλλει προσπάθειες εξαπάτησης των σεισμοπλήκτων από επιτήδειους.…

10 hours ago

This website uses cookies.