Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Схема проведения эксперимента по непосредственному измерению пьезоэлектрических свойств титаната бария. На вкладке показано SEM изображение эксперимента.
Рис. 2. Типичный отклик титаната бария на приложение прямоугольной периодической нагрузки (сигнал с усилителя)
Рис. 3. Эквивалентная схема механической нагрузки и поведения нанопроволоки титаната бария.
Рис. 4. Сравнение измеренного сигнала усилителя при пиложении периодической нагрузки (черный график) и теоретической зависимости (красный) при приложении периодической нагрузки.

"Супернанопьезоэлектрогенератор"

Ключевые слова:  периодика, пьезоэлектрики

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

08 октября 2007

В связи с миниатюризацией создаваемых устройств до микро- и даже наноразмеров появляется необходимость и в создании наноразмерных пьезоэлектриков. Недавно способность к генерации электричества была успешно продемонстрирована на нанопроволоках ZnO и GaN. Однако их пьезоэлектрические константы достаточно низки, что заставляет искать для этих целей другие материалы, например, титанат бария BaTiO3 и титанат-цирконат свинца (PTZ), у которых пьезоэлектрические константы высоки.

Для исследования пьезоэлектрических свойств нанонитей титаната бария к монокристаллическому образцу прикладывали растягивающее напряжение. При периодическом изменении механического напряжения, генерируемого с помощью прецизионной аппаратуры, наблюдалось периодическая генерация электрического напряжения. Измеренное электрическое напряжение оказалось пропорциональным прилагаемой нагрузке. Этот эффект был объяснен с помощью эквивалентной электрической схемы.

Для более детального изучения пьезоэлектрических свойств необходимо более контролируемо прилагать механическую нагрузку. Это и было исследовано группой ученых во главе с Zhaoyu Wang на примере титаната бария. Напряжение создавалось с помощью миниатюрного устройства нанометрового разрешения, а электрическое напряжение измерялось с помощью высокочувствительного датчика с быстрым откликом. Для измерений использовалась схема, изображенная на рис. 1, состоявшая из двух кремниевых баз, между которыми оставался зазор порядка 3 μм. Нанопроволока титаната бария помещалась словно мостик над этим зазором. При этом одна из баз покоилась, а другая приводилась в движение с помощью обычной пьезоэлектрической каретки. Измерения проводили в вакууме.

На рис. 2 показана типичная кривая отклика титаната бария при приложении периодического воздействия с помощью пьезоэлектрической каретки. Видно, что материал реагирует на внезапное изменение механической нагрузки. Как при увеличении, так и при уменьшении нагрузки после скачка напряжения виден спад. Аналогичная зависимость видна и при других амплитудах входного сигнала.

Эквивалентная схема, с помощью которой можно объяснить полученные данные, приведена на рис. 3. С ее помощью было показано, что зависимость выходного сигнала от времени выглядит как

Vout(t)=gCaVnw(t)exp(-t/ta),

где g - коэффициент усиления, ta - характерное время. Сопоставление этих данных с экспериментальными результатами (рис. 4) показывает хорошее совпадение.

Кроме демонстрации возможности прямого изучения пьезоэффекта для нанообъектов в работе показана возможность использования перовскитных пьезоэлектрических нанопроволок в энергосберегающих системах. Энергосберегающие системы – это устройства, направленные на аккумуляцию и хранение энергии. Часто они используют солнечную энергию, океанские приливы и отливы, а также пьезоэлектричество. Таким образом, способность пьезоэлектриков генерировать электрический ток при механической деформации является перспективной при создании таких устройств для использовании как в промышленности, так и в военных целях.

Уточникова Валентина


Источник: Nano Letters




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Новогодняя елочка (Christmas tree? Chemistree! )
Новогодняя елочка (Christmas tree? Chemistree! )

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
А.А.Семенова
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.