Пьезоэлектрики – одни из самых удивительных материалов в мире. Из них буквально можно выдавливать электричество. То есть, электрический заряд появляется в момент сдавливания (или растяжения) материала. Это называется прямой пьезоэлектрический эффект. Есть ещё и обратный – когда под воздействием электричества материал обратимо меняет форму. У пьезоэлектриков множество сфер применения – от датчиков давления, чувствительных элементов микрофона до контроллеров впрыска чернил в струйных принтерах и кварцевых резонаторов. Поэтому множество ученых ищет новые материалы, обладающие пьезоэлектрическим эффектом.

Тем более, что у самых популярных на данный момент пьезоэлектриков, таких как цирконат-титанат свинца, есть несколько недостатков. Во-первых, он тяжелый. Во-вторых, негибкий. В-третьих, слегка ядовитый. Он и канцерогенен, и тератогенен, и на синтез АТФ плохо влияет и вообще невкусный. Поэтому ученые постоянно ищут новые материалы с пониженным содержанием свинца (а лучше – без него), заодно подбирая самые легкие и гибкие варианты.

В поисках лучших решений мне довелось столкнуться с разработкой Дмитрия Киселева из НИТУ «МИСиС». Он в Германии осваивал один из лучших в мире сканирующих зондовых микроскопов MFP 3D Stand Аlone (Asylum Research), при помощи которого вместе с коллегами из ТГУ и МИЭТ как раз и изучал структуру пьезоэлектрических композитов на основе титаната-цикроната бария-свинца в матрице комплексного полимера, состоящего из винилидендифторида и трифторэтилена. Прибор помог правильнее скомпоновать вещества, чтобы получить самый оптимальный композит, что в итоге вылилось в статью в журнале Scientific Reports.

У этой работы оказалось три следствия. Во-первых, сам материал оказался довольно специфическим – он, например, лучше чувствует себя при невысоких значения температуры (всё-таки органический полимер, что с него взять), зато отлично выдерживает большие давления. В дополнение к тому, что из него можно дёшево и качественно сделать деталь любого размера и формы, получаем прекрасную основу для глубоководных датчиков давления. Что с ними делать дальше – сами придумайте, не маленькие. А я пока про второе следствие расскажу.

Для изучения композита ученым пришлось модифицировать стандартную методику: «Чтобы четче уловить электрический сигнал, мы определенным способом нагрели наш образец от комнатной температуры до 60 градусов Цельсия. Это позволило нам очень качественно и воспроизводимо измерить характеристики материала. Наша методика сильно облегчит работу коллегам по изучению композитов. Поэтому надеюсь, что она окажется востребованной у коллег-микроскопистов». Если хочется узнать, как именно изменилась методика, тыц по ссылке, а всех остальных прошу к третьему следствию.

Атомно-силовой микроскоп, стоявший в Дуйсбурге, теперь есть и в Москве. Работает, им можно пользоваться, даже если вы не сотрудник НИТУ «МИСиС», потому что он входит в Центр коллективного пользования. Так что несколько институтов этим уже беззастенчиво пользуются. А вы?