เพียโซอิเล็กทริกนาโนเจนเนอเรเตอร์ (PENG) ที่มีศักยภาพเป็นอุปกรณ์เก็บเกี่ยวพลังงาน แต่การรวมเข้ากับร่างกายมนุษย์นั้นหยุดชะงักเนื่องจากการพึ่งพาเซรามิกที่มีพิษสูง เช่น ลีดเซอร์โคเนตไททาเนต (PZT) แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่IIT Bombayได้เปิดเผยที่มาของ ferroelectricity ใน perovskites ไฮบริดที่ปราศจากสารตะกั่ว อาจมีทางเลือกที่ปลอดภัยกว่า
อันที่จริง PENG ที่ผลิตโดยเทคโนโลยี
ใหม่ของพวกเขาอาจสมบูรณ์แบบสำหรับการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่พึ่งพาตนเองได้ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ เครื่องตรวจสุขภาพ และไมโครเซนเซอร์ เพียโซอิเล็กทริกและเฟอร์โรอิเล็กทริกมีการเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก เมื่อมีโพลาไรเซชันสุทธิข้ามโดเมนของผลึก พวกมันมีแนวโน้มที่จะตอบสนองต่อการประยุกต์ใช้สนามไฟฟ้าโดยการขยายหรือหดตัว นักวิทยาศาสตร์อยากได้พฤติกรรมแปลก ๆ นี้เนื่องจากแอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องมากมายในหน่วยความจำ การผลิตพลังงาน และการตรวจจับ
ภายในบริบทนี้มีการให้ความสนใจเพียงเล็กน้อยกับ perovskites ลูกผสม เช่น FASnI 3 (โดยที่ FA คือ formamidinium) เนื่องจากเซลล์หน่วยสมมาตร centro ของมัน ซึ่งไม่น่าจะนำไปสู่การโพลาไรซ์ที่เกิดขึ้นเอง
ดังนั้นจึงค่อนข้างสร้างความตื่นตระหนกเมื่อ Dinesh Kabra และนักเรียนของเขา Richa Pandey แสดงให้เห็นถึงการตอบสนองของ piezoelectric ที่น่าทึ่งที่ 38 pm/V ในวัสดุนี้ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่า BaTiO 3 แบบเพียโซอิเล็กทริกปลอดสารพิษชั้นนำ (28 pm/V) และตะกั่ว- ตามไฮบริด perovskite CH 3 NH 3 PbI 3 (5 pm/V)
Pandey อธิบายว่าคริสตัล FASnI 3 มีอะไร มากกว่าที่เห็นในครั้งแรก “ในขณะที่บนกระดาษ คริสตัล FASnI 3ควรเป็นลูกบาศก์ FA +ไอออนขนาดใหญ่จะสร้างความเครียดให้กับเซลล์ยูนิตที่ทำลายความสมมาตรของเซนโทรและทำให้เกิดโพลาไรซ์สุทธิ” แต่โพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองที่เกี่ยวข้องยังมีขนาดค่อนข้างเล็ก (6.1µC/cm 2 ) เมื่อเทียบกับ perovskites ที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริกอนินทรีย์ทั่วไป เช่น BaTiO 3 (27µC/cm 2 ) เหตุใด FASnI 3 จึง แสดงเอฟเฟกต์เฟอร์โรอิเล็กทริกที่แข็งแกร่งกว่ามาก
โฟตอนออปติคอลอ่อน
เพื่อที่จะตอบคำถามนี้ นักวิจัยต้องมองลึกลงไปในโครงสร้างการสั่นสะเทือนพื้นฐานของคริสตัล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขากระตือรือร้นที่จะตรวจสอบพฤติกรรมของโฟนอนออปติคัลแบบอ่อน เช่น การเคลื่อนที่นอกเฟสของไอออนในโครงตาข่าย “เราพบว่าการสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายเหล่านี้มีการเคลื่อนไหวโดยเฉพาะใน FASnI 3ดังนั้นคริสตัลจะถูกกำจัดโดยธรรมชาติเพื่อขยายหรือหดตัวตามแกนที่แยกไอออน” Pandey อธิบาย
หลังจากการคลี่คลายกลไกเฟอร์โรอิเล็กทริกใน FASnI 3นักวิจัยได้ตั้งเป้าหมายที่จะเพิ่มเอฟเฟกต์ด้วยการผสมผสาน perovskite เข้ากับพอลิเมอร์เฟอร์โรอิเล็กทริกและโดยการรวมส่วนประกอบที่ใช้งานทั้งสองนี้อย่างระมัดระวัง พวกเขาสามารถปรับปรุงการตอบสนองของเพียโซอิเล็กทริกต่อไปการรักษาระดับโมเลกุลช่วยให้ประสิทธิภาพ LED ของ perovskite ดีขึ้น
ประสิทธิภาพที่ไม่เคยมีมาก่อนนี้ทำให้นักวิจัยพิจารณาถึงการใช้งานที่เป็นไปได้ “PENGs สร้างพลังงานไฟฟ้าโดยการบีบวัสดุเพียโซอิเล็กทริก เนื่องจาก FASnI 3ผลิตไฟฟ้าได้หนึ่งโวลต์ทุกครั้งที่โครงข่ายทำสัญญาภายในเวลา 13.00 น. จึงเป็นตัวเลือกในอุดมคติสำหรับแอปพลิเคชันดังกล่าว” Pandey อธิบาย สมมติฐานของนักวิจัยได้รับการยืนยันโดยการพัฒนาอุปกรณ์ด้วยวัสดุใหม่ และวัดค่า 23 V ที่สร้างขึ้น ซึ่งสูงเป็นประวัติการณ์ในบรรดา PENG ที่ปราศจากสารตะกั่วที่มีอยู่
Pandey กล่าวอย่างรวดเร็วว่าความเสถียรของอุปกรณ์ยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการจำหน่ายในอนาคต “ตอนนี้เราได้นำเสนอศักยภาพของ FASnI 3 PENG แล้ว เราต้องมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงอายุการใช้งานของพวกเขา งานกำลังดำเนินการอยู่เพื่อทำสิ่งนี้โดยจัดการกับความเสถียรที่แท้จริงของ perovskite หรือโดยการปกป้องอุปกรณ์จากการเกิดออกซิเดชันผ่านการห่อหุ้ม”
การขยายขอบเขตอันไกลโพ้นของ PENGs
แม้ว่าประสิทธิภาพนี้ยังไม่ถึงระดับของ PENG ที่มีตะกั่วในเชิงพาณิชย์ แต่ความเป็นพิษที่ต่ำกว่าจะเปิดชุดแอปพลิเคชันใหม่ ตัวอย่างเช่น อุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพต้องการวิธีที่ยั่งยืนในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ชีวการแพทย์ ปัจจุบันเครื่องช่วยชีวิต เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจใช้แบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานจำกัด แต่เครื่องกำเนิดไฟฟ้านาโนรุ่น FASnI 3สามารถปูทางสำหรับอุปกรณ์ชีวการแพทย์ที่พึ่งพาตนเองได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งขับเคลื่อนโดยการเต้นของหัวใจของเรา
กลุ่มชาวฝรั่งเศสอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งนำโดยPhilippe Rouxที่สถาบัน Earth Science Institute ISTerre ในเมือง Grenoble ก็กำลังใช้ทัศนศาสตร์การเปลี่ยนแปลงกับโครงสร้างเหนือพื้นดิน ตัวอย่างเช่น แสดงให้เห็นว่าป่าไม้สามารถทำหน้าที่เป็น metamaterialsได้ เนื่องจากต้นไม้ที่มีการกระจายความสูงบางส่วนสามารถเบี่ยงเบนพลังงานบางส่วนจากคลื่นไหวสะเทือนจากพื้นผิวโลกได้
metamaterials นครหลวง
นักวิจัยยังนำความคิดนี้ไปใช้กับเมืองแห่งอนาคตด้วยการศึกษาว่ากลุ่มอาคารสูงหนาแน่นเช่นตึกระฟ้าสามารถทำหน้าที่เป็น metamaterial ได้อย่างไร แนวคิดของ Brûlé ก็คืออาคารเหล่านั้นปรับเปลี่ยนคลื่นไหวสะเทือนโดยการสั่น แล้วทำหน้าที่เป็นแหล่งทุติยภูมิที่ปล่อยพลังงานแผ่นดินไหวส่วนหนึ่งออกมาอีกครั้ง ในอนาคต เขาคิดว่า อาจมีการจัดเมืองอัจฉริยะให้อาคารเปลี่ยนทิศทางคลื่นไหวสะเทือนจากพื้นที่ส่วนกลางที่มีบริการหรือโรงเรียนที่จำเป็น และสามารถดึงพลังงานคลื่นบางส่วนมาผลิตกระแสไฟฟ้าได้
อย่างไรก็ตาม ในขณะนี้ เขาเพียงต้องการให้ผู้คนตระหนักว่าเมื่อต้องลดแผ่นดินไหวให้น้อยที่สุด ความเสียหายต่อการออกแบบและตำแหน่งของอาคารก็มีความสำคัญ เขากล่าวว่านักวิทยาศาสตร์และวิศวกรควร “พิจารณาสถาปัตยกรรมโบราณอย่างละเอียดถี่ถ้วนและเรียนรู้จากการออกแบบที่สวยงามและยืดหยุ่นอย่างน่าอัศจรรย์เหล่านี้”
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตเว็บตรง
