Исследователи Университета Гонконга (HKU) обнаружили, что ультратонкие гибкие алмазные мембраны способны вырабатывать электрический сигнал при механической деформации. Открытие ставит под сомнение научные представления об электромеханических свойствах алмаза, существовавшие более ста лет, передает корреспондент Qazinform.

Исследование провела команда под руководством профессоров Жицина Чу и Юаня Линя. Ученые зафиксировали выраженный пьезоэлектрический эффект в ультратонких поликристаллических алмазных мембранах. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Алмаз долгое время считался непьезоэлектрическим материалом. Согласно традиционным представлениям, он не должен создавать электрическое напряжение при механическом воздействии.

Чтобы проверить свойства материала в ультратонком состоянии, исследователи изготовили гибкие поликристаллические алмазные мембраны с помощью технологии отшелушивания краев. При изгибе образцов ученые наблюдали стабильные и воспроизводимые электрические сигналы.

Для подтверждения результатов специалисты провели серию механических циклических испытаний в контролируемых условиях. Это позволило исключить влияние внешних факторов и других явлений, способных создавать аналогичные электрические сигналы.

Расчеты показали, что обнаруженный эффект преимущественно связан с асимметрией на границах зерен поликристаллического алмаза. При изгибе мембраны в этих областях возникает поляризация электрического заряда, что приводит к появлению разности потенциалов между верхней и нижней поверхностями материала.

Сила эффекта зависит от толщины мембраны. Наиболее выраженный пьезоэлектрический отклик был зарегистрирован в образцах толщиной около 5 микрометров. Коэффициент пьезоэлектрического напряжения достиг примерно 82,2 мВ·м/Н, что выше показателей ряда традиционных пьезоэлектрических материалов.

По мнению ученых, открытие может расширить сферу применения алмаза в современных технологиях. В перспективе ультратонкие алмазные мембраны могут использоваться для сбора энергии, создания высокочувствительных датчиков и разработки носимой электроники.

Дополнительным преимуществом материала могут стать его высокая износостойкость, химическая стабильность и биосовместимость. Эти характеристики делают алмазные пьезоэлектрические мембраны потенциально пригодными для автономных медицинских имплантатов и устройств, работающих в экстремальных условиях.

Ранее Qazinform сообщал о исследовании, согласно которому использование смартфонов родителями может быть связано с более медленным развитием словарного запаса у детей.