Космос под ногами: спецпроект Naked Science о космонавтике и «трудной» нефти
Читать
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.02.2022
ЮФУ
1 228

В ЮФУ установили причину аномального пьезоэлектрического эффекта в нанотрубках

4.3

Результаты исследования ученых Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета открывают широкие перспективы применения углеродных нанотрубок, а также дают возможность создания энергоэффективных наногенераторов, способных преобразовывать наноразмерные деформации в электрическую энергию для различной носимой и портативной электроники.

В ЮФУ установили причину аномального пьезоэлектрического эффекта в нанотрубках / ©Getty images

Одна из ключевых задач современной науки — поиск альтернативных источников энергии, которые могут обеспечить автономную работу сенсоров, нанороботов, а также носимой и имплантируемой электроники. Наиболее привлекательное направление в этой области на сегодняшний день — разработка устройств, способных к эффективному сбору и преобразованию энергии окружающей среды и тела человека, выступающих в качестве постоянных поставщиков энергии в виде механических вибраций и деформаций окружающей среды.

По оценке ученых, плотность генерируемой энергии таких устройств не ограничена объемом самого аппарата, как это наблюдается для традиционного устройства хранения энергии, например, микробатарей и суперконденсаторов. Напротив, переход к наноразмерным структурам позволяет эффективно преобразовывать даже наноразмерные деформации и вибрации в электрическую энергию благодаря эффектам пьезоэлектричества.

©Пресс-служба ЮФУ

«За последние 15 лет достигнут значительный прогресс в разработке наногенераторов, однако поиск подходящих материалов, способных эффективно преобразовывать механическую энергию в электрическую и обладающих при этом высокими прочностными и упругими свойствами остается актуальной задачей на сегодняшний день», – рассказала доцент кафедры нанотехнологий и микросистемной техники ИНЭП ЮФУ Марина Ильина.

Работая над исследованием «Дефекты пиррольного типа как причина пьезоэлектрического эффекта в легированных азотом углеродных нанотрубках» под руководством Марины Ильиной ученые установили причину аномального пьезоэлектрического эффекта в углеродных нанотрубках (УНТ), которые в классическом представлении не обладают пьезоэлектрическими свойствами ввиду их центросимметричной структуры.

В ходе работы специалисты ИНЭП ЮФУ впервые установили, что допированые азотом углеродные нанотрубки проявляют аномальные пьезоэлектрические свойства, то есть на их поверхности возникают электрические заряды под действием внешних деформаций, что может быть использовано при разработке энергоэффективных наногенераторов.

Также был установлен механизм возникновения пьезоэлектрического эффекта в углеродных нанотрубках, связанный с формированием дефектов пиррольного типа и бамбукообразных «перемычек» в полости нанотрубки. «Показано, что величина пьезоэлектрического модуля УНТ достигает до 100 пм/В, что существенно превосходит значения других пьезоэлектрических наноструктур», – добавила Марина Ильина.

Полученные результаты исследования позволяют по-новому взглянуть на применение УНТ для разработки энергоэффективных пьезоэлектрических наногенераторов и таких устройств наносистемной техники, как сенсоров деформации, нанопереключателей и элементов памяти.

«Данные устройства могут стать источниками энергии для работы современных электронных устройств (телефонов, часов, ноутбуков и так далее). Кроме того, есть вероятность, что такие источники энергии заинтересуют ведущих производителей портативной и носимой электроники», – отметила Марина Ильина. Первые результаты исследования, проведенного в рамках проекта РФФИ и государственного задания Минобрнауки России опубликованы в журнале Carbon. Исследование продолжается в рамках проекта РНФ.

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
25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

Вчера, 17:19
Александр Березин

Игру 2013 года и выходящий с января 2023 года сериал по ней часто принимают за научную фантастику. То есть произведение, основанное на предположениях, не противоречащих науке. Однако вряд ли дело обстоит таким образом. Проблема в том, что создатели мира The Last of Us слишком некритично подошли как к научному фундаменту, на котором основан их мир постапокалипсиса, так и к тому, что думает наука о самой реальности «постапов». Naked Science пробует разобраться в деталях.

Вчера, 11:24
Сергей Васильев

Антропологи раскопали остатки центра массового изготовления обсидиановых рубил, где древние мастера Homo работали еще больше миллиона лет назад.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

24 января
Анна Новиковская

Согласно исследованию американских ученых, съесть одну форель, выловленную в реках и озерах США, эквивалентно месячному употреблению воды, загрязненной «вечными химикатами».

24 января
Мария Азарова

По словам ученых, перенос гена LAV-BPIFB4 помогает сохранить молодость сердца, защищая его от болезней, связанных со старением.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: