Сделан шаг на пути к бессвинцовой электронике - Гранит науки - 2010-10-13

Сделан шаг на пути к бессвинцовой электронике - анализ несложного керамического материала показал, что он обладает свойствами используемого сейчас свинцового пьезоэлектрика, но при этом не содержит опасного тяжелого металла.

Введенная в действие летом 2006 года директива Европейского Союза устанавливает ограничения в применении в электронных изделиях ряда опасных материалов, в их числе и свинец. В связи с чем повсеместно ведутся поиски новых бессвинцовых материалов, пригодных для производства великого множества устройств, работающих на пьезоэлектриках - от пьезозажигалок, струйных принтеров и цифровых камер до медицинских ультразвуковых сканнеров и инжекторов топлива. Пьезоэлектрики – кристаллические вещества, в которых при сжатии или растяжении возникает электрическая поляризация даже в отсутствие внешнего электрического поля. Это прямой пьезоэффект. А под действием электрического поля в пьезоэлектриках появляется механическая деформация, и тогда возникает обратный пьезоэффект. Оба эффекта имеют практическое применение. Свойствами пьезоэлектриков обладают более чем 1500 веществ, но самым эффективным в плане пьезоэлектрического эффекта и удобным для масштабного применения в электронике оказался керамический материал цирконат-титанат свинца (PZT). О бессвинцовом керамическом соединении сообщили ученые британского Университета Лидса (University of Leeds) в недавнем он-лайновом выпуске Applied Physics Letters. Его возможности выявил синхротрон Diamond Light Source в Южном Оскфордшире.

Используя рентгеновское излучение высокой интенсивности – физики обозначили его как «пучок экстремальных условий» - на Diamond изучали внутреннюю структуру калий-натрий висмутового титаната для выяснения пьезоэлектрических характеристик этого соединения. «Мы могли наблюдать изменения кристаллической структуры под воздействием электрического поля» - свидетельствует Тим Комин (Tim Comyn), руководитель исследования. «Цирконат-титанат свинца – лучший материал на сегодняшний день. Помимо сильного пьезоэлектрического эффекта, он обладает хорошей физической прочностью и может быть подогнан под особые нужды, но бессвинцовая керамика, которую мы изучаем, еще и невесома и может использоваться при комнатной температуре. Эти свойства делают ее идеальной во многих аспектах применения» - поясняет другой участник проекта Адам Ройелс (Adam Royeles) в документе, распространенном Diamond Light Source.