Olmosdagi piezoelektrik effekt bo'yicha yangi tadqiqotlar

Olmos haqida gap ketganda, odamlar uni birinchi navbatda eng qattiq tabiiy modda, ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligi va ko'zni qamashtiruvchi qimmatbaho toshlar bilan bog'lashadi. Hatto ko'plab fiziklar ham ushbu ultra{1}}qattiq yagona kristall{2}}ma'lumot piezoelektrik effektlarni ham ko'rsatishi mumkinligini bilishdan hayratda qolishadi.

 

2026 yil boshida Gonkong universiteti, Janubiy fan va texnologiya universiteti va Pekin universitetining qo'shma tadqiqot guruhi yangi tadqiqotni nashr etdiIlm-fan yutuqlari. Tadqiqotchilar oʻta yupqa, moslashuvchan polikristalli olmos plyonkalarida koʻzga koʻringan va amalda qoʻllanilishi mumkin boʻlgan pyezoelektrikni topgani uchun topilma oʻrnatilgan fizik nazariyalarni bekor qildi.

Piezoelektrik effekt nima

Birinchi marta 1880 yilda aka-uka Kyuri tomonidan kashf etilgan piezoelektrik effekt ma'lum materiallar siqilish yoki kuchlanish ostida elektr kuchlanishini hosil qiladigan hodisani anglatadi. Aksincha, elektr toki qo'llanilganda engil jismoniy deformatsiya sodir bo'ladi. U mexanik va elektr energiyasi o'rtasidagi o'zaro konvertatsiyani amalga oshiradi.

 

Ushbu ta'sirning asosiy sharti musbat va manfiy zaryad markazlari bir-biriga to'g'ri kelmaydigan-tsentrosimmetrik bo'lmagan kristall strukturadir. Tashqi kuch bu zaryadlarni siqib chiqaradi va makroskopik kuchlanish hosil qiladi. Mukammal nosimmetrik kristall tuzilmalar piezoelektrik javoblarni hosil qila olmaydi. Ushbu effekt kundalik mahsulotlarda, jumladan, zajigalkalar, signallar, tibbiy ultratovushli zondlar va mobil telefon filtrlarida keng qo'llaniladi.

 

Polikristal plyonka ishlayotganda nega bitta kristalli olmos ishlamay qoladi?

Tabiiy monokristalli{0}}olmos sp³ gibridlangan uglerod atomlari tomonidan hosil qilingan yuqori simmetrik yuz-markazli kubik panjaraga ega. Uning mukammal bir-biriga yopishgan musbat va manfiy zaryad markazlari hech qachon tashqi kuch ta'sirida siljimaydi, natijada nol piezoelektrik kuchlanish paydo bo'ladi. 1929 yilda tasdiqlangan bu xulosa uzoq vaqtdan beri shubhasiz akademik konsensus sifatida qabul qilingan.

 

Tadqiqot guruhi strukturaviy nuqsonlarni kiritish orqali ushbu cheklovni buzdi. Bir-biriga bog'langan ko'plab mayda donalardan tashkil topgan polikristalli olmos plyonkalari asl simmetriyani buzadigan juda ko'p don chegaralarini o'z ichiga oladi. Nazariy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, egilish deformatsiyasi don chegaralarida mahalliy assimetrik qutblanishni keltirib chiqaradi va o'lchanadigan piezoelektrik reaktsiyalarni keltirib chiqaradi.

Sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, uning piezoelektrik kuchlanish doimiysi 82,2 mV · m / N ga etadi, bu ko'plab an'anaviy piezoelektrik materiallardan ustundir.

 

Keng qo'llash istiqbollari

Olmos yuqori qattiqlik, o'ta yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, tez akustik tezlik, keng tarmoqli oralig'i, ajoyib kimyoviy barqarorlik va qulay biomoslashuvga ega. Ilgari u asosiy funktsional xususiyat bo'lgan piezoelektrdan mahrum edi.

Bu yutuq olmosning keng qamrovli ishlashini yakunlab, chuqur dengiz, koinot va inson organizmlari kabi ekstremal muhitlarga moslasha oladigan har tomonlama ilg‘or materialni yaratdi. Bu bir vaqtning o'zida energiya yig'ish, aniq sezish va yuqori{2}}chastotali ishga tushirish imkonini beradi.

Istiqbolli ilovalar bir nechta sohalarni qamrab oladi:

• O'z-o'zidan ishlaydigan{0}}tibbiy implantlar: Aqlli yurak stentlari va qon glyukoza monitorlari doimiy ravishda inson kinetik energiyasi bilan ishlaydi va takroriy almashtirish operatsiyalaridan qochadi.
• Ekstremal holat datchiklari-: Olmosli datchiklar samolyot dvigatellari, korroziv quvurlar va yadro reaktorlari ichida ishonchli ishlaydi,-haqiqiy vaqtda monitoring olib boradi.
• Moslashuvchan sog'liq uchun yamalar: Egiluvchan olmos plyonkalari nozik fiziologik signallarni aniqlash uchun inson terisiga mahkam yopishadi va uzoq-kam quvvat{1}}salomatlik holatini kuzatishni qo‘llab-quvvatlaydi.
• Keyingi{0}}avlod aloqa va kvant qurilmalari: Pyezoelektrik unumdorlik bilan birgalikda olmos 5G va 6G tarmoqlari uchun yuqori unumdorlik-rezonatorlarni osonlashtiradi va akustik kvant axborot tizimlarida asosiy komponent sifatida xizmat qiladi.