Британские исследователи разработали перспективный пьезоэлектрический состав для генерации электричества от движения. Этот материал не содержит токсичного свинца, характерного для современных аналогов, а его производство возможно при обычной комнатной температуре.
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4.1/3DNews
Специалисты из Оксфордского, Бристольского и Бирмингемского университетов создали многообещающий пьезоэлектрик на основе йодида висмута — малотоксичной неорганической соли. Он успешно превращает механические колебания в электрический ток, будучи при этом полностью свободным от свинца. Этот гибридный материал, объединяющий органические и неорганические элементы, продемонстрировал отличную чувствительность к давлению, гибкость и стабильность, не уступая по эффективности традиционным свинецсодержащим керамикам, таким как PZT (цирконат-титанат свинца с 60% содержанием свинца).
В отличие от PZT, для производства которого необходимы температуры около 1000 °C, новый состав создаётся в условиях комнатной температуры, что делает процесс более простым и энергоэффективным. Его особая черта — управляемая структурная неустойчивость, обусловленная взаимодействием органических и неорганических компонентов: галогенные связи позволяют настраивать симметрию и усиливать пьезоэлектрический отклик. Это достижение прокладывает путь к «зелёным» технологиям на быстрорастущем рынке пьезоэлектриков, объём которого, согласно оценкам, превышает 35 миллиардов долларов.
Результаты подтверждены тщательным атомарным анализом с использованием синхротронного излучения и ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для изучения структурной динамики. Материал показывает выдающийся пьезоэлектрический эффект, сопоставимый с коммерческими образцами, но без опасных компонентов. Открытие окажет значительное влияние на развитие датчиков, носимой электроники, самозаряжающихся гаджетов, точных приводов (например, в системах автофокуса камер или струйных принтеров), а также систем сбора энергии для фитнес-трекеров, умной одежды и автомобильных подушек безопасности. Поскольку наш мир и мы сами постоянно находимся в движении, преобразование этой «бесплатной» механической работы в энергию представляется крайне перспективным направлением.
