Материал, разработанный в Институте Вейцмана, позволяет отказаться от использования добавок свинца в электронные компоненты многих устройств, в том числе микрофоны, наушники и системы автофокусировки камер.
Сегодня в электронных устройствах активно используются особые материалы, которые позволяют преобразовывать колебания электрического напряжения в механические деформации (и наоборот). Это – элекрострикторы и пьезоэлектрики. Их используют повсеместно. Электрострикторы работают в микрофонах, динамиках, наушниках, где они еще и реализуют активное шумоподавление. Электрострикторы позволяют реализовать точною автофокусировку камер. Они работают в промышленных струйных принтерах. Они работают плавно и точно. Но есть неприятный нюанс.
Чтобы обеспечить высокую эффективность преобразования энергии, широкий диапазон рабочих температур, стабильность и относительно низкую стоимость в электрострикторы обязательно добавляют свинец. А он токсичен. Свинец сегодня в электрострикторах настолько незаменим, что даже строгое европейское законодательство разрешает его использование в этих материалах.
Такое противоречие сделало попытки замены свинца в электрострикторах одним из важных направлений поиска новых материалов. Но предыдущие попытки ученых по всему миру производить электрострикторы и пьезоэлектрики без свинца не привели к успеху.
Керамика, произведенная в лаборатории профессора Игоря Любомирского в Институте Вейцмана, стала первой серьезной заявкой на такими материалы. Не теряя достоинств существующих электрострикторов, новая керамика не требует добавления свинца.
Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Материал, разработанный в Институте Вейцмана – это оксид церия, смешанный примерно с 10% оксида циркония. Он прост в изготовлении. Его исходные материалы достаточно дешевы и доступны. И церий, и цирконий относительно широко распространены в земной коре и добываются по всей планете для различных промышленных применений. Например, оксид церия используется в порошкообразной форме для полировки линз и в устройствах, которые снижают вредные выбросы в автомобилях.
Новая керамика может стать экологически чистой альтернативой существующим электрострикторам и пьезоэлектрикам.
