Диамантите са известни със своята твърдост и блясък, но потенциалът им надхвърля бижутерията.

Като най-твърдия естествен минерал диамантите отдавна намират приложение в режещи инструменти и индустрията. През последните години учените проучват нови възможности, включително подсилване с въглеродни нанотръби и използване на диамантен прах за охлаждащи технологии.

Ново изследване показва, че при определени условия диамантът може да генерира електрически заряд при механична деформация, съобщава Popular Mechanics. Това явление е известно като пиезоелектричен ефект. При него определени материали създават електрическо напрежение, когато върху тях бъде приложен натиск, огъване или друга механична сила.

Повече от век се смята, че диамантите не са пиезоелектрични, тъй като са изключително твърди и трудно се деформират.

Екип от University of Hong Kong решава да провери дали това важи и за изключително тънки диамантени мембрани.

Основното предизвикателство е създаването на диамантен слой, достатъчно тънък за огъване.

За целта използват химическо отлагане от парна фаза с микровълнова плазма (CVD), при което върху силициева основа се изгражда тънък диамантен слой чрез отлагане на материал на атомно ниво. Popular Mechanics сравнява този процес с много прецизен 3D печат.

Ново изследване доказва, че псилоцибинът може да предпази пациентите, болни от рак, от тежкото увреждане на нервите и хроничната болка след химиотерапия

Учени откриха изненадващо потенциално приложение на активната съставка в магическите гъби

Изследователите отделят диамантената мембрана от основата чрез специална техника и прозрачна лепяща лента. Полученият слой е с ширина около два инча и дебелина около един микрон.

Следващата стъпка е механичното огъване на мембраната.

Мембраната се прикрепя към гъвкава основа от полиетилентерефталат (PET). Единият край е фиксиран, а върху другия се прилага сила, което позволява прецизен контрол на деформацията и измерване на електрическия сигнал.

След серия механични тестове изследователите установяват, че диамантената мембрана генерира електрически заряд.

Преди да стигнат до този извод, те изключват възможността сигналът да е резултат от странични фактори като околната среда или трибоелектричен ефект – електричество, създавано при триене между различни материали.

Резултатите показват, че асиметричните граници между кристалните зърна в структурата на диаманта играят ключова роля.

Тези граници разделят различните кристални решетки в мембраната. При огъване те предизвикват натрупване на електрическа поляризация и създават потенциална разлика между горната и долната повърхност.

Изследването показва, че силата на пиезоелектричния ефект зависи от дебелината на мембраната.

Най-силен ефект се наблюдава при слоеве с дебелина около 5 микрометра.

Авторите посочват, че асиметричните промени по границите между кристалните зърна по време на синтеза обясняват защо ефектът се изменя с дебелината на материала.

Изследователи от Мексико използват иновативни технологии и музейни колекции, за да превърнат перата на птиците в безценен биологичен архив, който да съхранява важни екологични данни

Как перата на колибритата разкриват 80-годишната история на индустриалното замърсяване?

Откритието може да има практическо значение за различни технологични приложения. Диамантът е химически стабилен и нетоксичен, което го прави особено подходящ за медицината и електрониката.

Пиезоелектричните диамантени мембрани могат да се използват в микромеханични системи, сензори и устройства, които преобразуват движение или натиск в електрическа енергия.

Едно от най-перспективните приложения е в медицинските импланти.

При достатъчно ефективна технология движението на човешкото тяло може да генерира малки количества електричество, които да захранват имплантирани устройства и да намалят нуждата от външни батерии.

Откритието променя дългогодишното разбиране за електрическите свойства на диаманта. Макар масивният материал да не проявява пиезоелектричност като класическите материали, при достатъчно тънки и структурно асиметрични диамантени мембрани поведението му е различно.