Специалисты из Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета (ИНЭП ЮФУ) установили причину аномального пьезоэлектрического эффекта в углеродных нанотрубках. По словам авторов исследования это откроет возможность создания энергоэффективных наногенераторов, которые будут способны преобразовывать наноразмерные деформации в электрическую энергию для различной носимой и портативной электроники. Результаты исследования опубликованы в журнале в журнале Carbon.

 

Одним из ключевых направлений в поиске альтернативных источников энергии, является разработка устройств, способных к эффективному сбору и преобразованию энергии механических вибраций и деформаций окружающей среды. Однако для этого требуются специальные материалы, способные эффективно преобразовывать такую энергию в электрическую и обладающие при этом прочностью и упругостью.

В качестве одного из таких материалов рассматриваются углеродные нанотрубки, изучив которые специалисты ИНЭП ЮФУ установили, что в них проявляются аномальные пьезоэлектрические свойства, то есть на их поверхности возникают электрические заряды под действием внешних деформаций. По словам специалистов, механизм их образования связан 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», – пояснила доцент кафедры нанотехнологий и микросистемной техники ИНЭП ЮФУ Марина Ильина.

Результаты исследования могут быть использованы для разработки энергоэффективных пьезоэлектрических наногенераторов, сенсоров деформации, нанопереключателей,  элементов памяти, а также источников энергии для работы телефонов, часов, ноутбуков и других современных электронных устройств.