Разработан гибкий материал с пьезоэлектрическими свойствами
10.11.2017
Исследователи из швейцарской федеральной лаборатории EMPA разработали гибкий материал, который генерирует электричество при деформации. В будущем он может использоваться как датчик, встроенный в одежду или даже быть имплантированным в организм человека, например, для питания кардиостимулятора.
Главная особенность нового материала заключается в том, что он представляет собой тонкую органическую гибкую пленку, которая генерирует электричество при растяжении и сжатии. Эта резиновая пленка может найти применение в кнопках управления, одежде, робототехнике, медицине, при использовании в имплантированных устройствах, таких как кардиостимуляторы.
Фото: Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
Благодаря пьезоэлектрическому эффекту, специально разработанная резина способна превращать механические движения в электрические заряды. Ток генерируется за счет внутренней поляризации, которая изменяется при механической нагрузке на резиновую пленку. Этот эффект используется в микрофонах и аудиотехнике, например, иглу направляют по канавкам виниловой грампластинки таким образом, чтобы создавать механические вибрации. В пьезоэлектрическом кристалле эти колебания преобразуются в электрические импульсы, которые, в свою очередь, могут быть усилены и преобразованы в звуковые волны.
Долгое время пьезоэлектрический эффект был известен только в качестве характеристики кристаллов. Поскольку они являются тяжелыми и твердыми, эффект можно использовать только в определённых приложениях. Тем не менее, новый материал производить нелегко. Каучук представляет собой композиционный материал из полярных наночастиц и эластомера (силикон в прототипе).
Существует множество потенциальных применений для новой резиновой пленки. Например, он может быть использован для создания датчиков давления. Если материал сжимается, генерируется электрический импульс, который может быть принят и «понят» устройствами. Это можно использовать для разработки новых типов элементов управления, а также чувствительной кожи для роботов, которые смогут «чувствовать» давление. Кроме того, пленка может быть полезна для изготовления одежды, чтобы следить за движениями человека или генерировать электричество за счет двигательной активности. «Этот материал, вероятно, можно было бы даже использовать для получения энергии от человеческого тела», – говорит один из сотрудников исследовательской команды. «Вы могли бы внедрить его организм около сердца, чтобы, например, генерировать электричество от сердечного ритма». Это может привести к появлению кардиостимуляторов и других имплантируемых устройств, не требующих инвазивных операций по замене батареи.
