navbar.frm 20190426 /navigation.nav
Geen bijeenkomst in juni en juli . . Ronde elke zondag 11:00 uur 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde . . Geen bijeenkomst in juni en juli . .
W

Flexibel piezo-elektrisch materiaal

Flexo-electret principe
Flexo-electret principe

Het piëzo-elektrisch effect is het verschijnsel dat bepaalde materialen onder invloed van druk, bijvoorbeeld door buiging, een elektrische spanning produceren.

Bekende toepassingen van piezo-elektriciteit zijn het oscillator kristal, het pickup element, de gasaansteker, de sigaretten - kaarsen aansteker, luidsprekertjes, druk sensoren, enz.
Afhankelijk van de mechanische spanning kan de elektrische spanning die hierbij wordt opgewekt variëren van millivolts, door geluidstrillingen bij microfoons en pick-upelementen, tot vele duizenden volts bij knijpen van gasaanstekers.

Deze applicaties hebben allen gemeen dat het piezo-elektrische effect opgewekt wordt in een kristallijn materiaal. Door een vervorming van het kristal wordt de symmetrie van het kristak verbroken en door die asymmetrie wordt een elektrische spanning opgewekt.

In de jaren zestig hebben natuurkundigen al beredeneerd dat er ook een flexo-elektrisch effect kan bestaan. Hierbij kun je ook niet-piëzo-elektrische materialen voorzien van piëzo-elektrische eigenschappen.
Het flexo-elektrische effect is, zo gezegd, de moderne versie van het alom bekende piëzo-elektrische effect

Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA van de Univ. van Twente hadden samen met onderzoekers van diverse andere kennis instellingen reeds een 'flexo-elektrisch' nanomateriaal ontwikkeld. Daarbij ging het om een materiaal met een ingebouwde mechanische spanning dat vervormt als je er elektrische spanning op zet, of dat stroom opwekt als je het vervormt.

Een standaardmanier om een ​​spanningsgradiënt op te bouwen is om het laag voor laag te laten groeien op een kristal oppervlak waarvan de afstand tussen de atomen iets anders is. Onderzoekers van de Seoul National University in Korea hebben dunne films van holmium mangaanoxide (HoMnO3HoMnO3) laten groeien op een saffier substraat. HoMnO3HoMnO3 is ferro-elektrisch, dat betekent dat het een permanent elektrisch veld kan handhaven, net zoals een ferromagneet een magnetisch veld kan vasthouden.

Het effect was reeds eerder waargenomen in buigzame materialen zoals vloeibare kristallen, grafeen en zelfs haar, maar het was nooit groot om nuttig te zijn.

Het flexo-elektrisch effect brengt allerhande interessante toepassingsmogelijkheden in beeld. Je kunt bijvoorbeeld denken aan sensoren die een enkel molecuul kunnen detecteren. Hierbij landt een molecuul op een trillende sensor, die daardoor een fractie zwaarder wordt en net iets trager gaat trillen. Deze frequentieverlaging kun je vervolgens eenvoudig via het flexo-elektrisch effect meten.
Het opent een nieuwe markt onder anderen voor ultra kleine sensoren.

(Pieter J.T. Bruinsma, PA0PHB 2019/04/28 )

Referenties, meer informatie:
Physics World Nieuw flexoelectret-material wekt duizenden volts op bij buiging
ARXIV Flexoelectret: An Electret with Tunable Flexoelectric-like Response
Onderwerpen
Bijzondere-materialenBijzondere-materialen MaterialenMaterialen SensorenSensoren
Redactie: pa0phb @ veron.nl
©    Linux powered