Aktualności
Badania
11 Maja
Źródło: www.pg.edu.pl
Opublikowano: 2023-05-11

Nowa generacja piezoelektryków nie będzie szkodzić środowisku

Nad nowymi nanomateriałami piezoelektrycznymi, wykorzystującymi tzw. efekt elektrostrykcji, pracują naukowcy z Politechniki Gdańskiej. Wytworzone przez nich rozwiązanie będzie używane w nowej generacji biozgodnych przetwornikach ultradźwiękowych.

Piezoelektryczność to proces polegający na przekształcaniu energii mechanicznej w elektryczną lub na odwrót. Chociaż na co dzień urządzenia piezoelektryczne pozostają w dużej mierze niewidoczne, wykorzystywane są w wielu urządzeniach codziennego użytku: od zapalarek piezoelektrycznych, zegarków kwarcowych, po mikrofony i głośniki. Elementy piezoelektryczne służą do pomiaru sił i naprężeń, m.in. w popularnych dziś wagach „cyfrowych”. Piezoelektryczne dwukierunkowe nadajniki/odbiorniki pracują w hydrofonach oraz jako czujniki ultrasonograficzne (USG). Zakres zastosowań piezoelektryków jest dużo większy.

Jednak o ile sama koncepcja wykorzystania zjawiska piezoelektryczności jest prosta, o tyle znalezienie materiałów piezoelektrycznych nieszkodliwych dla środowiska oraz wykazujących duży efekt piezoelektryczny, stanowi sporą przeszkodę od ponad stu lat. Od około dekady znany jest nowy efekt wykazujący podobieństwo do zjawiska piezoelektryczności – tzw. efekt elektrostrykcji. Odkryty w niespodziewanej grupie materiałów (tlenek ceru), wykazywany efekt elektromechaniczny jest znacznie większy od tradycyjnych materiałów.

Dotychczasowe materiały piezoelektryczne powszechnie stosowane najczęściej zawierają ołów, który jest szkodliwy dla środowiska i który powinien być wycofywany z rynku Unii Europejskiej. Dr hab. inż. Sebastian Molin z Wydziału Elektroniki Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej prowadzi badania nad nową generacją materiałów elektrostrykcyjnych, które są bezołowiowe, biokompatybilne i powstają na bazie domieszkowanego tlenku ceru. Badania realizowane są w ramach międzynarodowego projektu z udziałem partnerów z Danii (Technical University of Denmark, CTS Ferroperm) i Brazylii (UFABC).

Zadaniem mojego zespołu jest wytworzenie nowych materiałów na bazie tlenku ceru o określonych właściwościach, natomiast nasi duńscy partnerzy będą badali je pod kątem ich możliwości piezoelektrycznych oraz zastosowania w praktycznych układach generacyjnych. Będziemy stosować różne parametry syntezy, różne domieszki i modelować te materiały, by uzyskać najlepsze efekty – tłumaczy naukowiec.

Stworzenie nowych nanomateriałów na bazie domieszkowanego tlenku ceru, który jest dość tani i łatwy do pozyskania, otwiera szerokie możliwości zastosowania materiałów piezoelektrycznych m.in. do generacji ultradźwięków w szczególności do zastosowań medycznych. Narzędzia piezoelektryczne są bowiem coraz częściej stosowane np. w mikrochirurgii.

Projekt został najwyżej oceniony w ostatnim konkursie M-ERA.NET. Otrzymał dofinansowanie w wysokości 617 tys. zł. Jego realizacja potrwa 3 lata. Wśród 46 beneficjentów konkursu znalazło się aż dziesięć polskich zespołów wnioskujących o finansowanie ze środków Narodowego Centrum Nauki. To rekordowa liczba, jeśli chodzi o laureatów z naszego kraju.

źródło: PG

 

Dyskusja (0 komentarzy)