Un equipo internacional de científicos con participación de la Universidad de Gotinga, el Instituto Indio de Ciencia, Bangalore, la Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad Estatal de Wright ha medido la mecánica de pequeñas cerámicas cristalinas. Los materiales están hechos de átomos, y si estándispuestos periódicamente, se denominan estructuras cristalinas. Si el tamaño de estas estructuras cristalinas es 1.000 veces más pequeño que un solo diámetro de cabello humano, entonces se denominan nanoestructuras como nano-varillas, nano-alambres, nano-cintas, nano-cinturones, etc.
En algunos casos, las disposiciones atómicas especiales les permiten convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Estos materiales se denominan materiales piezoeléctricos. Son útiles para la recolección de energía, así como una variedad de aparatos electromecánicos para mejorar la calidad de vida., es importante controlar estas nanoestructuras y medir sus respuestas mecánicas. Hasta ahora, se desconocía que el comportamiento mecánico de los nanocristales piezoeléctricos que contienen defectos atómicos es diferente al puro. Este reciente estudio se informó en la revista Nano letras .
En la naturaleza, los cristales nunca son 100 por ciento perfectos, y tienen varios tipos de defectos estructurales. Uno de esos tipos de defectos es una falla de apilamiento. Esto se considera un defecto estructural. En una falla de apilamiento, una pila de disposiciones periódicas de átomosen cristales se agrega o falta. La Dra. Kasra Momeni, Directora de Materiales Jerárquicos Avanzados por el Laboratorio de Diseño y miembro de la facultad de Ingeniería Mecánica en la Universidad Tecnológica de Louisiana, explica que la presencia de defectos estructurales, incluyendo fallas de apilamiento, puede alterar significativamente la distribución de la tensión.debido a la compleja interacción entre los campos de tensión de las fallas de apilamiento y los de los límites libres de las nano-varillas, que pueden alterar el mecanismo de falla de los nanorods con fallas de apilamiento en comparación con los perfectos.
"Dado que la recolección de energía es uno de los requisitos clave en la era actual, la conversión de fuerzas mecánicas en una forma útil de energía, es decir, salida eléctrica, es una alternativa a otros modos de transducción de energía, así como un enfoque eficiente. Hay varias cerámicas cristalinasque convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Introdujimos un nuevo concepto de que la mecánica de estas pequeñas estructuras cerámicas cristalinas depende de defectos atómicos. Por ejemplo, pueden colapsar y sus propiedades mecánicas no son las esperadas. La consideración de estos hechos nos permitirádiseñar dispositivos de recolección de energía a partir de estructuras tan pequeñas ", explica el Dr. Moumita Ghosh, científico líder de esta investigación de la Universidad de Gotinga y ex investigador de doctorado del Instituto Indio de Ciencia de Bangalore.
El nuevo hallazgo revela un conocimiento no intuitivo de defectos en términos de mecánica en baja dimensión. La ingeniería de defectos en nanomateriales piezoeléctricos en el futuro nos permitirá realizar varias cosechas de energía basadas en vibraciones de alta calidad y rentables, así comodispositivos electromecánicos para investigación biomédica, diagnóstico y aplicaciones electrónicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Gotinga . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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