Onderzoekers vergroten rendement piëzo-elektrisch materiaal op nanoschaal

Onderzoekers in Texas hebben ontdekt dat piëzo-elektrisch materiaal met een dikte van 20 tot 23 nanometer twee keer zoveel spanning kan genereren als materiaal met een andere dikte.

Piëzo-elektrisch materiaal heeft als eigenschap dat het onder invloed van mechanische kracht een elektrische spanning produceert en vice versa. Dergelijk materiaal wordt onder andere gebruikt in kwartshorloges, platenspelers, inktjetprinters, accelerometers en kleine luidsprekers.

Uit het onderzoek van Tahir Cagin, professor bij het Artie McFerrin Department of Chemical Engineering van de Texas A&M University, en zijn partners bij de universiteit van Houston, is naar voren gekomen dat bij diktes van 20 tot 23 nanometer een nieuw effect optreedt, dat het 'flexo-elektrisch' effect is genoemd. Volgens de studie is deze specifieke dikte van het materiaal cruciaal voor het twee keer zo grote rendement bij de omzetting van energie. Het is niet bekend bij welk materiaal het effect optreedt.

Volgens de onderzoekers kunnen hun bevindingen, die onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review B zijn gepubliceerd, een grote impact hebben op energiezuinige elektrische apparaten zoals mobieltjes en laptops. "Verstoringen in de vorm van geluidsgolven kunnen worden gebruikt om nano- en micro-apparaten aan te drijven als deze materialen op de juiste manier worden verwerkt", aldus Cagin. Piëzo-elektrische systemen kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden om de batterij van een mobieltje op te laden.

Piëzo-elektrisch materiaal wordt nu al gebruikt voor de opwekking van energie, maar dat is dan op grotere schaal. Zo zijn de dansvloeren van sommige nachtclubs uitgerust met piëzo-elektronische systemen. Deze voorzien de lampen van de clubs van energie.