2845
Дослідники з Університету Гонконгу показали, що надтонкі гнучкі алмазні мембрани можуть генерувати електричну напругу під час деформації. Результат суперечить усталеному уявленню, яке трималося більше століття: звичайний алмаз вважали матеріалом, нездатним проявляти п’єзоелектричний ефект.
П’єзоелектрика означає появу електричного потенціалу в матеріалі, коли його стискають, згинають або іншим способом механічно деформують. У масивному алмазі симетрія кристалічної решітки не дає очікувати такого ефекту. Тому в мікроелектромеханічних системах алмаз зазвичай використовували як міцну основу для інших п’єзоелектричних матеріалів.
Команда під керівництвом Чу Цзиціня та Лінь Юаня вирішила перевірити, чи зміниться поведінка матеріалу, якщо перетворити його на дуже тонку й гнучку полікристалічну мембрану. Для цього використали розроблений раніше метод відшаровування, який дозволяє отримувати ультратонкі алмазні плівки, здатні значно сильніше згинатися, ніж звичайний масивний алмаз.
Коли дослідники механічно згинали мембрану, вони стабільно реєстрували напругу. Після цього провели багаторазові цикли навантаження в контрольованих умовах, щоб виключити зовнішні перешкоди та трибоелектричні ефекти, які можуть виникати під час контакту й тертя поверхонь. Сигнал повторювався, що вказувало на власний електричний відгук мембрани.
Щоб пояснити його походження, команда виконала розрахунки з перших принципів. За висновком дослідників, ключову роль відіграють межі між дрібними кристалічними зернами в полікристалічному алмазі. У цих ділянках локальна симетрія порушується, а під час згинання накопичується електрична поляризація.
Зі збільшенням деформації різниця заряду між верхньою та нижньою сторонами мембрани зростає, і це створює вимірювану напругу. Таким чином, властивість з’являється не тому, що змінилася сама хімічна природа алмазу, а через особливості дуже тонкої полікристалічної структури та її деформації.
Дослідники розглядають такі мембрани як можливу основу для дуже малих датчиків та автономних пристроїв, у яких механічний рух перетворюється на електричний сигнал. Окремо автори відзначають потенціал для медичних систем і мініатюрних джерел енергії, де важливі міцність, хімічна стабільність і біосумісність алмазу.
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260829035223.htm
