Fysikere bestemmer, hvordan et lovende blyfrit materiale fungerer

Forskere søger blyfrit materiale til brug i sensorer, aktuatorer og ultralydsmotorer har for nylig fokuseret deres indsats på en type keramik, der almindeligvis kaldes BCZT. Ny forskning fra fysikere ved University of Arkansas belyser, hvordan dette materiale fungerer, giver indsigt, der også kan resultere i, at andre blyfrie materialer udvikles.

Søgningen efter et blyfrit alternativ, der genererer en stærk piezoelektrisk reaktion-omdannelse af mekanisk energi til elektrisk energi, og omvendt - ved stuetemperatur er, delvis, på grund af begrænsninger for farlige stoffer i elektrisk og elektronisk udstyr. BCZT, en forkortelse af den kemiske forbindelse barium calciumzirconat titanat, har vist løfte, men hidtil har forskere ikke helt forstået hvorfor.

"I BCZT, et blyfrit materiale, den piezoelektriske reaktion er blevet målt til at være meget stor, mens effektens mikroskopiske oprindelse stadig var et spørgsmål om debat, "sagde U fra En forskningsassistent Yousra Nahas." Det blev vigtigt at afsløre virkningens oprindelse for bedre at kunne tilpasse dette materiales egenskaber til de teknologiske udfordringer. "

I et papir offentliggjort 20. juni i tidsskriftet Naturkommunikation , U af A -forskere Nahas, Alireza Akbarzadeh, Sergei Prosandeev og Raymond Walter, sammen med fremragende professor i fysik Laurent Bellaiche, skabt en model på atomniveau af BCZT-materialet for at låse op for dets piezoelektriske hemmeligheder. De fastslog, at dets piezoelektriske respons stammer fra en struktur, der muliggør lettere udsving i polarisering over et snævert temperaturvindue omkring stuetemperatur.

Ud over at give en dybere forståelse af, hvordan BCZT fungerer, fundene kan vise vejen til at skabe andre blyfrie piezoelektriske stoffer ved at blande materialer med ønskelige egenskaber.