Piezoelektrische Materialien gehören zu den erstaunlichsten Materialien der Welt. Sie können buchstäblich Strom aus ihnen herausdrücken. Das heißt, eine elektrische Ladung tritt im Moment des Zusammendrückens (oder Streckens) des Materials auf. Dies wird als direkter piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Es gibt auch das Gegenteil - wenn das Material unter dem Einfluss von Elektrizität reversibel seine Form ändert. Piezoelektrik hat viele Anwendungsbereiche - von Drucksensoren, Mikrofonsensoren bis hin zu Tinteninjektionsreglern in Tintenstrahldruckern und Quarzresonatoren. Viele Wissenschaftler suchen daher nach neuen Materialien mit piezoelektrischem Effekt.
Darüber hinaus weisen die derzeit beliebtesten Piezoelektrika wie Blei-Zirkonat-Titanat mehrere Nachteile auf. Erstens ist es schwer. Zweitens unflexibel. Drittens leicht giftig. Es ist sowohl krebserregend als auch teratogen und beeinflusst die ATP-Synthese schlecht und im Allgemeinen geschmacklos. Daher suchen Wissenschaftler ständig nach neuen Materialien mit einem reduzierten Bleigehalt (oder besser - ohne diesen) und wählen gleichzeitig die einfachsten und flexibelsten Optionen.
Auf der Suche nach den besten Lösungen bin ich zufällig auf die Entwicklung von Dmitry Kiselev aus NUST „MISiS“ gestoßen. In Deutschland beherrschte er eines der weltweit besten Rastersondenmikroskope MFP 3D Stand Alone (Asylforschung), mit dessen Hilfe er und seine Kollegen von TSU und MIET die Struktur piezoelektrischer Verbundwerkstoffe auf Basis von Barium-Blei-Titanat-Cyclonat in einer komplexen Polymermatrix untersuchten bestehend aus Vinylidendifluorid und Trifluorethylen. Das Gerät half dabei, die Substanzen richtig zusammenzusetzen, um das optimalste Komposit zu erhalten, was schließlich zu
einem Artikel in der Zeitschrift Scientific Reports führte .
Diese Arbeit hat drei Folgerungen. Erstens stellte sich heraus, dass das Material selbst sehr spezifisch ist - zum Beispiel fühlt es sich bei niedrigen Temperaturen besser an (immerhin ein organisches Polymer, was man daraus entnehmen soll), aber es hält hohen Drücken stand. Neben der Tatsache, dass es möglich ist, ein Teil jeder Größe und Form kostengünstig und qualitativ daraus herzustellen, erhalten wir eine hervorragende Basis für Tiefsee-Drucksensoren. Was tun als nächstes mit ihnen - denken Sie selbst, nicht kleine. Aber jetzt erzähle ich Ihnen von der zweiten Konsequenz.
Um das Komposit zu untersuchen, mussten die Wissenschaftler die Standardmethode modifizieren: „Um das elektrische Signal klarer zu erfassen, haben wir unsere Probe auf eine bestimmte Weise von Raumtemperatur auf 60 Grad Celsius erhitzt. Dies ermöglichte es uns, die Eigenschaften des Materials sehr qualitativ und reproduzierbar zu messen. Unsere Technik wird die Arbeit von Kollegen beim Studium von Verbundwerkstoffen erheblich erleichtern. Daher hoffe ich, dass es bei anderen Mikroskopikern gefragt sein wird. “ Wenn Sie genau wissen möchten, wie sich die Methodik geändert hat,
tausend als Referenz , und ich bitte alle anderen um die dritte Untersuchung.
Das Rasterkraftmikroskop in Duisburg existiert jetzt in Moskau. Es funktioniert, es kann verwendet werden, auch wenn Sie kein Mitarbeiter von NUST „MISiS“ sind, da es Teil des Collective Use Centers ist. So nutzen es bereits mehrere Institute schamlos. Und Sie?