Cercetători de la Universitatea din Hong Kong au identificat un răspuns piezoelectric măsurabil într-o membrană de diamant ultrasubțire și foarte flexibilă, contrazicând presupunerea veche de peste un secol că diamantul este un material non-piezoelectric.
Echipa a produs o membrană de diamant policristalin folosind o metodă recent dezvoltată, numită „edge exfoliation”, care permite obținerea unui strat suficient de subțire pentru a fi îndoit mult mai mult decât diamantul masiv. În testele de deformare mecanică, cercetătorii au flexat deliberat membrana și au observat semnale de tensiune stabile.
Pentru a verifica dacă ieșirea electrică este reală, au fost realizate experimente extinse de ciclare mecanică, în condiții atent controlate. Testele au fost concepute astfel încât să excludă interferențe de mediu și efecte triboelectrice — semnale electrice care pot apărea când suprafețele se ating sau se freacă. Potrivit cercetătorilor, tensiunea a apărut consecvent și repetat.
Lucrarea a fost condusă de profesorul asociat Zhiqin Chu, de la Departamentul de Inginerie Electrică și Informatică al universității, și de profesorul Yuan Lin, de la Departamentul de Inginerie Mecanică, Facultatea de Inginerie.
Cercetătorii au încercat să explice mecanismul prin calcule teoretice „first-principles”. Ei propun că asimetria de la limitele de grăunte din membrana policristalină — zonele care separă numeroase cristale mici — duce la acumularea unei polarizări de sarcină atunci când materialul este îndoit mai puternic. Aceasta ar crea o diferență de potențial între suprafața superioară și cea inferioară a membranei, generând tensiunea observată.
Din începutul anilor 1900, diamantul a fost în general clasificat ca non-piezoelectric, ceea ce i-a limitat rolul în inginerie la utilizări în care proprietățile sale — duritate, rezistență, stabilitate chimică, conductivitate termică și altele — erau folosite mai ales ca suport structural. În sisteme microelectromecanice (MEMS), diamantul a servit de regulă drept bază pentru alte materiale piezoelectrice, nu ca material activ.
Cercetătorii indică drept posibile aplicații dispozitive medicale implantabile cu surse de energie auto-generate, senzori care detectează îndoirea și deformarea, precum și tehnologii de detecție auto-alimentate, unde durabilitatea și siguranța sunt importante. Diamantul este descris ca biocompatibil, stabil chimic și non-toxic.
Rezultatele au fost publicate în Science Advances (2026; 12(12)), în articolul „Uncovering piezoelectric effect in polycrystalline diamond membranes”.
Sursă: Science Daily
