به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ دانشمندان دریافتند که غشاهای الماسی فوقنازک و انعطافپذیر میتوانند در اثر تغییر شکل مکانیکی، الکتریسیته تولید کنند؛ کشفی که باور علمی بیش از یک قرن گذشته درباره ناتوانی الماس در تولید برق را به چالش میکشد. این پژوهش توسط پروفسور «ژیچین چو»، دانشیار گروه مهندسی برق و کامپیوتر، و پروفسور «یوان لین»، استاد گروه مهندسی مکانیک دانشکده مهندسی دانشگاه هنگکنگ (HKU)، هدایت شده است.
الماس، قانون صدساله را زیر پا گذاشت
از اوایل دهه ۱۹۰۰، الماس بهطور کلی مادهای غیرپیزوالکتریک در نظر گرفته میشد؛ به این معنا که انتظار نمیرفت این ماده هنگام تغییر شکل مکانیکی بتواند ولتاژ الکتریکی ایجاد کند. این ویژگی باعث شده بود کاربردهای مهندسی الماس تا حد زیادی محدود باشد. الماس با وجود سختی و استحکام فوقالعاده، پایداری شیمیایی بالا، سرعت صوت زیاد، رسانایی حرارتی مطلوب، استحکام بالای شکست دیالکتریک و گاف نواری بسیار گسترده، معمولاً در سامانههای میکروالکترومکانیکی (MEMS) تنها بهعنوان یک ساختار پشتیبان برای مواد پیزوالکتریک مورد استفاده قرار میگرفت به همین دلیل، ایده «تولید برق از الماس» برای مدت طولانی غیرعملی تلقی میشد.
راز تولید برق؛ نازک کردن الماس
پژوهشگران دانشگاه هنگکنگ برای بررسی رفتار الماس در شرایط شدید مکانیکی، با استفاده از روشی جدید موسوم به «لایهبرداری از لبه»، غشایی فوقنازک، انعطافپذیر و متشکل از الماس چندبلوری تولید کردند. نازک شدن الماس باعث شد این ماده که در حالت عادی بسیار سخت و صلب است، بتواند به میزان قابل توجهی خم شود. زمانی که پژوهشگران این غشا را بهصورت کنترلشده خم کردند، سیگنالهای ولتاژی پایدار مشاهده شد. در ادامه، تیم تحقیقاتی آزمایشهای مکانیکی متعددی را در شرایط کاملاً کنترلشده انجام داد تا اطمینان حاصل کند که سیگنالهای الکتریکی مشاهدهشده واقعی هستند. این آزمایشها همچنین برای رد احتمال ایجاد سیگنالهای ناشی از عوامل محیطی یا «اثر تریبوالکتریک» انجام شد؛ پدیدهای که در اثر تماس یا اصطکاک میان سطوح میتواند بار الکتریکی ایجاد کند. ولتاژ ایجادشده در آزمایشها بهصورت پایدار و تکرارشونده مشاهده شد و شواهد قدرتمندی به دست آمد که نشان میداد خود غشای الماسی دارای پاسخ پیزوالکتریک است. …
