Учёные открыли пьезоэлектрическую жидкость — она вырабатывает электричество при сжатии

Группа учёных из Университета штата Мичиган доложила о получении жидкости, которая «бросает вызов простым теоретическим объяснениям», поскольку демонстрирует пьезоэлектрические свойства. Материал можно будет использовать в оптических приборах или в «новой области пьезогидравлики».

Источник изображения: pubs.acs.org

Пьезоэффект, то есть поляризация диэлектрика при механической деформации, был открыт в 1880 году. Есть также обратный эффект — возникновение механических деформаций в электрическом поле. Обладающие такими свойствами материалы — пьезоэлектрики — сейчас применяются очень широко. Они используются в наручных кварцевых часах, усилителях, трансформаторах и даже зажигалках. Но до настоящего момента это были твёрдые вещества, потому что пьезоэлектрических жидкостей не наблюдалось.

Новое свойство вещества было открыто в ходе изучения двух ионных жидких солей: когда их поместили в цилиндр и начали сжимать поршнем, обе жидкости начали генерировать электричество пропорционально прилагаемой силе, и это, как выразился глава исследовательской группы профессор Гари Бланшар (Gary Blanchard), «шокировало нас до чёртиков». Кроме того, в жидкости был обнаружен эффект «индуцированного градиента свободного заряда», соответствующий обратному пьезоэффекту.

До настоящего момента считалось, что пьезоэлектриками могут быть только материалы с кристаллической структурой, которые отличаются высокой упорядоченностью. Поэтому учёные даже не пытались обнаруживать подобные свойства в жидкостях. Сейчас исследователи пытаются изучить механизмы возникновения пьезоэффекта в жидкостях, а также найти новые вещества из этой группы с более высокой проводимостью, потому что выявленный у этих жидкостей пьезоэффект проявляется «на порядок меньше, чем у кварца».

Авторы исследования уже попробовали использовать своё открытие на практике, поместив жидкости в контейнер в форме линзы — воздействовав на неё электричеством, они смогли изменить фокусное расстояние. Они также отметили, что открытие потребует изменений в теории пьезоэффекта для объяснения экспериментальных наблюдений. Наконец, эти жидкости при промышленном применении обещают быть безвредными для окружающей среды — в отличие от многих твёрдых пьезоэлектриков, они не содержат свинца.