Гибкий алмаз вырабатывает электричество

15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра.

Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное происхождение наблюдаемого эффекта.

Чтобы выяснить механизм необычного явления, ученые обратились к компьютерному моделированию. Полученные результаты показали, что ключевую роль может играть внутренняя структура материала, состоящего из множества небольших кристаллических областей. Границы между такими участками отличаются от структуры самих кристаллов и становятся своеобразными зонами концентрации механических и электрических эффектов. Именно эти микроскопические особенности позволяют материалу проявлять свойства, которые нехарактерны для обычного монокристаллического алмаза.

При деформации мембраны в подобных участках возникает электрическая поляризация. Иными словами, механическое воздействие приводит к перераспределению электрических зарядов внутри материала. В результате между двумя его поверхностями формируется разность потенциалов, которую можно зарегистрировать в виде электрического напряжения. Таким образом, энергия механического движения преобразуется в электрический сигнал без использования традиционного пьезоэлектрического материала.

Полученный результат особенно интересен тем, что алмаз обладает рядом свойств, востребованных в микроэлектронике и сенсорных системах. Он отличается высокой твердостью, устойчивостью к воздействию окружающей среды и способен работать в условиях, где многие другие материалы быстро изнашиваются. Создание сверхтонких мембран позволяет при этом использовать его не как массивный драгоценный камень, а как функциональный элемент микроскопического устройства, способный реагировать даже на небольшие механические воздействия.

По мнению исследователей, подобная технология в перспективе может найти применение при создании сверхчувствительных датчиков и автономных электронных устройств. Если получаемого напряжения будет достаточно для конкретной схемы, механические колебания, вибрации или деформации смогут одновременно служить источником электрического сигнала. Это открывает интересные возможности для систем, которым желательно работать без постоянного подключения к внешнему источнику питания.

Особенно перспективным направлением специалисты считают медицинскую электронику. В будущем подобные гибкие алмазные мембраны потенциально можно будет использовать для питания или обеспечения энергией миниатюрных имплантируемых устройств, включая кардиостимуляторы и нейросенсоры. Однако до практического применения еще необходимо решить целый ряд задач, связанных с эффективностью преобразования механической энергии, долговечностью мембран и стабильностью получаемого электрического сигнала.

<< Назад: Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

>> Вперед: Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Фотоаппарат Pentax K-x 26.11.2009 Компания Pentax представила новый аппарат К-х, относящийся к сегменту недорогих зеркальных фотокамер. Он придет на смену К2000. От предыдущей модели данная отличается улучшенным CMOS-сенсором с разрешением 12 мегапикселей, обладающим повышенной светочувствительностью. Ее штатный диапазон - 200-6400 единиц ISO, однако есть возможность расширить его границы до 100 снизу и 12 800 сверху.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026