• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
06.07.2023
ЮФУ
2 015

Ученый ЮФУ предложил первый в мире инновационный пьезокомпозит со связностью 2–1–2

4.7

Связность исследованного пьезоактивного материала 2–1–2 ранее не рассматривалась учеными. При этом новый композит такого рода можно применить, например, для пьезоэлектрических сенсоров, приборов для приема звука и ультразвука под водой, а также акустических преобразователей.

Классическая диаграмма связностей композитов по Роберту Ньюнэму
Классическая диаграмма связностей композитов по Роберту Ньюнэму / ©Пресс-служба ЮФУ / Автор: Ptolemocratia Acerronius

При произношении слова «композитный», у большинства из нас возникают ассоциации с чем-то современным и инновационным. Например, мы можем представить обшивку для сухого суперджета или новой версии скоростного автомобиля. Помимо этого, люди часто представляют, что композитные материалы — это основа любых современных бытовых предметов, будь то раковина или пломба для зуба. Однако мы редко задумываемся над тем, что композиты появились несколько тысяч лет назад, и история их создания уходит своими корнями в Древний Египет.

Композит — это материал, состоящий из двух или более компонентов с различными физическими и химическими свойствами. При этом в сочетании друг с другом они создают новый материал или улучшают характеристики одного из присутствующих компонентов. Композитом можно назвать железобетон, включающий в себя металлическую сетку и бетон. Его примечательной чертой является хорошо различимая граница между двумя материалами в его составе, что и является основной характеристикой любого композита. Кроме того, в его составе часто выделяют матрицу и наполнитель. Изменяя их состав и объемные доли, можно получить разнообразие новых материалов с различными свойствами.

В июне этого года профессор Физического факультета ЮФУ Виталий Тополов опубликовал новую статью в журнале Smart Materials and Structures (Издательство Института физики – IOP Publishing). Она знакомит с новым, разработанным ученым, пьезоактивным композитом. Он содержит бессвинцовые компоненты (два кристаллических и полимерный) и демонстрирует высокую пьезочувствительность в сочетании с большими значениями гидростатических параметров. Связность исследованного материала 2–1–2 ранее не рассматривалась в литературе и может быть интересной с точки зрения микрогеометрии, анизотропии электромеханических свойств и ряда потенциальных применений. К таким применениям относятся пьезоэлектрические сенсоры, гидрофоны и акустические преобразователи.

Профессор Физического факультета ЮФУ Виталий Тополов / ©Пресс-служба ЮФУ

«Предложенный трехкомпонентный пьезоактивный композит сочетает в себе черты традиционных слоистых и волокнистых композитов и обладает рядом параметров, которые выше, чем у слоистых или волокнистых композитов типа “кристалл – полимер”. Прежде всего, у нашего композита достигаются высокая продольная пьезочувствительность и связанные с ней гидростатические чувствительность и параметр приема. При этом большие значения эффективных параметров достигаются в присутствии всех бессвинцовых компонентов, что указывает на преимущества предложенного композита по сравнению с традиционными пьезоактивными композитами на основе свинецсодержащих сегнетокерамик типа PZT или ЦТС», – рассказал Виталий Тополов.

Связность композита в данной работе представлена индексами 2–1–2. Каждый индекс указывает, вдоль скольких осей координат непрерывно распределен конкретный компонент композита (концепция профессора Роберта Ньюнэма конца 1970-х годов). Предложенный Виталием Тополовым композит состоит их трех компонентов: первый образует слои сегнетоэлектрического кристалла, они непрерывны вдоль двух осей координат. Второй – образует стержни пьезоэлектрического кристалла, и эти стержни имеют форму эллиптического цилиндра и непрерывны вдоль одной оси координат. Третьим компонентом является полимер, который выступает как матрица для стержней и одновременно как система слоев, непрерывных вдоль двух осей координат.

«Данное исследование значимо, во-первых, вследствие описания активной роли бессвинцовых компонентов в формировании высоких значений параметров композитов, то есть бессвинцовые компоненты начинают конкурировать с известными свинецсодержащими. Во-вторых, из-за анализа характеристик нового композита, сформированного на основе двух распространенных связностей – 2–2 для слоистых и 1–3 для волокнистых композитов.

Нужно подчеркнуть и то, что трехкомпонентные композиты, подобные рассмотренному в работе, важны с точки зрения улучшения ряда параметров композитов для пьезотехнических, сенсорных и гидроакустических применений. Это важный шаг вперед после исследований и апробации двухкомпонентных композитов», – отметил ученый.

Доктор физико-математических наук, профессор Физического факультета ЮФУ Виталий Тополов имеет на своем счету 237 научных работ, включенных в БД Скопус, и занимает второе место по цитированию среди всех сотрудников факультета. По его словам, данная работа стала следующим логическим шагом после издания монографии по инновационным пьезоактивным композитам в World Scientific (Сингапур, 2022).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Вчера, 08:27
Александр Березин

Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многие другие элементы для возникновения жизни никогда не исчезали с лица нашей планеты.

Вчера, 16:57
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

17 июня
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

Позавчера, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Позавчера, 20:03
Юлия Трепалина

Хотя полезным свойствам кофе посвящено много исследований, ученые продолжают делать открытия по этой теме. Недавняя работа китайских медиков показала, что регулярное употребление бодрящего напитка способно в некоторой мере снизить вероятность смерти при малоподвижном образе жизни.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно