В НИТУ «МИСиС» разработан самый качественный на сегодня композит—пьезоэлектрик

Фото: misis.ru

Ученые НИТУ «МИСиС» в составе международной группы ученых смогла получить композитный материал, обладающий лучшими на сегодня пьезоэлектрическими свойствами. Результат исследования опубликован в журнале Scientific Reports .

Пьезоэлектрики — одни из самых удивительных материалов в мире. Из них буквально можно выдавить электричество. То есть, электрический заряд появляется в момент сдавливания (или растяжения) материала. Это называется пьезоэлектрический эффект. У пьезоэлектриков множество сфер применения — от датчиков давления, чувствительных элементов микрофона до контроллеров впрыска чернил в струйных принтерах и кварцевых резонаторов.

Одним из самых популярных пьезоэлектриков стал цирконат-титанат свинца. Однако у него есть несколько недостатков — он тяжелый и негибкий. Кроме того, любое производство, связанное со свинцом, наносит большой вред экологии. Поэтому ученые постоянно ищут новые материалы с пониженным содержанием свинца, а также обладающие меньшим весом и большей гибкостью. В частности, создание максимально гибких пьезоэлектриков (при сохранении этого ключевого свойства) сильно бы расширило возможности пьезоэлектрических материалов и как акустических мембран, и как датчиков давления. Международной группе ученых из Университета Дуйсбурга-Эссена (Германия), НИТУ «МИСиС», ТГУ и МИЭТ при финансовой поддержке РНФ (грант 16-19-10112) удалось создать такой материал и проанализировать его свойства. Для этого наночастицы, состоящие из титаната-цикроната бария-свинца, пришлось поместить в комплексный полимер, состоящий из винилидендифторида и трифторэтилена. Варьируя состав компонентов, ученые смогли получить самый оптимальный композит.

«Российско-германская группа ученых, в которую вошел старший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Материаловедение и металлургия» НИТУ «МИСиС» Дмитрий Киселев, создала композитный материал на основе керамики и органических полимеров, по свойствам превосходящий самые лучшие на сегодняшний день пьезоэлектрики, — рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова. — Экспериментальная часть исследования проводилась на атомно-силовом микроскопе немецкого Университета Дуйсбурга-Эссена. Благодаря этой научной коллаборации Дмитрий Киселев получил навыки работы на одном из лучших в мире сканирующих зондовых микроскопов, которые сможет применить в НИТУ «МИСиС».

Как отметил Дмитрий Киселев, у разработанного материала есть очень четкая область применения, обусловленная его полимерной составляющей:

«Композиционные материалы на основе полимера и классических сегнетоэлектриков, обладающие пьезо- и пироэлектрическими свойствами, имеют ряд преимуществ по сравнению с чистой керамикой: малая плотность, возможность изготовления деталей любого размера и формы, механическая эластичность, стабильность электрофизических свойств, простота и относительно низкая стоимость получения. Кроме того, синтезированный композит отлично проявил себя при высоких давлениях, что делает его прекрасной основой для датчиков давления».

По словам ученого, для изучения композита им пришлось модифицировать стандартную методику, что позволило корректно визуализировать наночастицы керамики в объеме полимерной матрицы: «Чтобы четче уловить электрический сигнал, мы определенным способом нагрели наш образец от комнатной температуры до 60 градусов Цельсия. Это позволило нам очень качественно и воспроизводимо измерить характеристики материала. Наша методика сильно облегчит работу коллегам по изучению композитов. Поэтому надеюсь, что она окажется востребованной у коллег-микроскопистов».

Экспериментальная часть работы проводилась на атомно-силовом микроскопе Университета Дуйсбурга-Эссена (Германия). «Теперь российским ученым стало проще проводить такие измерения на мировом уровне, так как микроскоп MFP 3D Stand Аlone (Asylum Research) теперь есть в Центре коллективного пользования НИТУ „МИСиС“, поэтому мы уже активно сотрудничаем с несколькими институтами РАН и университетами Москвы», — подчеркнул Дмитрий Киселев.

 
По теме
38475478240_9025c1ecbf_k_picture.jpg - МИСиС 6 фото Ученым придется менять сердце сканирующего зондового микроскопа — пластинку пьезоэлектрика, если они хотят добиваться стабильных и более качественных результатов.
01.03.2018
32127266924_ea4d93b69c_b(2)_picture.jpg - МИСиС В поисках совершенного металлического стекла — аморфного металла ученые НИТУ «МИСиС» и Университета Тохоку (Япония) натолкнулись на эффект, с помощью которого можно устроить революцию в производстве нанометаллов,
28.02.2018
 
МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ СОЗДАЛИ «ЖИВЫЕ БИНТЫ» - Московская правда Коллектив молодых ученых НИТУ «МИСиС» впервые в России представил новый терапевтический материал на основе нановолокон из поликапролактона,
13.02.2018
Студенческая краеведческая конференция «Моя малая Родина» - Перервинская Духовная Семинария В актовом зале Перервинской духовной семинарии прошла студенческая краеведческая конференция «Моя малая Родина», в ходе которой воспитанники семинарии рассказали о своем родном крае.
14.12.2018 Перервинская Духовная Семинария
Снегурочка не растаяла? - Гос. ИРЯ им. А.С. Пушкина 11–12 декабря преподаватели Института Пушкина провели первые онлайн-уроки для зарубежных школьников – участников международной смены по русскому языку, которая проходила в «Артеке» в августе этого года.
15.12.2018 Гос. ИРЯ им. А.С. Пушкина
Что будет, если собрать в одном месте 500 талантливых школьников – победителей и призеров предметных олимпиад, конкурсов научно-технического творчества и естественных наук, обладателей патентов и авторов изобретений,
12.12.2018 Московская правда
В Москве мужчина ударил ножом полицейского - MosDay.Ru Мужчина в Москве ударил полицейского ножом в область сердца, сотрудника спас бронежилет, сообщила старший помощник руководителя ГСУ СК России по Москве Юлия Иванова.
15.12.2018 MosDay.Ru
Возбуждено уголовное дело по статье «покушение на незаконный сбыт психотропных веществ в особо крупном размере» Нарколаборатория/Фотобанк В мастерской по ремонту ноутбуков на Сущевском валу больше года работала лаб
14.12.2018 Звездный бульвар
Потерпевший обратился в больницу с раной в области правого тазобедренного сустава Пистолет в руке/Фотобанк Полицейские задержали жителя района Северный, выстрелившего в ногу прохожему из окна своей квартиры на ул.
14.12.2018 Звездный бульвар
Откуда у безработного  деньги на ежедневную дозу задержанный не пояснил Бабушкинская межрайонная прокуратура утвердила обвинительное заключение в отношении 41-летнего безработного жителя Норильской улицы.
13.12.2018 Звездный бульвар
вязание шерсть руки - Район Нагорный ЮАО Москвы Дом культуры «Нагорный» объявил о начале набора в новые кружки: «Затейники» (декоративно-прикладное творчество), «Кудесница» (рукоделие), «Эврика» (интеллектуальные игры), «В фокусе» (обработка фотографий).
15.12.2018 Район Нагорный ЮАО Москвы
Будучи одним из апостолов нашей рок-журналистики, Алексей КОБЛОВ, по моему разумению, имеет все основания стать фигурантом книги, посвященной юбилею самой известной советской рок-группы «Машина времени».
14.12.2018 Московская правда
Кубок России 2018 наш!!! - ВК Динамо   Ввиду того, что матч за бронзу Кубка России 2018 растянулся на пять сетов, финальный матч начался позже, команды в спешном порядке размялись на сетке перед зрителями,
14.12.2018 ВК Динамо
В период с 10 по 14 декабря 2018 года в отдел по работе с заказчиком и обращению с объектами исследований поступило Липецкой испытательной лаборатории подведомственного Россельхознадзору ФГБУ ЦНМВЛ поступило 45 образцов,
14.12.2018 ФГБУ Центральная научно-методическая ветеринарная лаборатория