Elmasın bilinmeyen özelliği keşfedildi: Elektrik üretmek mümkün

Hong Kong Üniversitesi (HKU) Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği ile Makine Mühendisliği bölümlerinden bilim insanları, 1900'lü yılların başından bu yana doğadaki en sert ve iletken olmayan yapılardan biri kabul edilen elmas hakkında ezber bozan bir keşfe imza attı. Doğrudan mekanik deformasyonla elektrik üretemeyeceği (piezoelektrik etki göstermeyeceği) düşünülen elmas, ultra ince ve esnek bir membrana dönüştürüldüğünde kararlı voltaj sinyalleri üretti.

Geliştirilen özel bir "kenar soyma" (edge exfoliation) yöntemiyle polikristal elması bükülebilir ince bir membrana dönüştüren ekip, malzemeyi esnettiklerinde tekrarlanabilir bir elektrik akımı elde etmeyi başardı.

Elektrik üretiminin arkasındaki sır

Çalışmada, tarih boyunca mikro-elektromekanik sistemlerde (MEMS) sertliği ve ısı iletkenliği nedeniyle sadece "pasif destek malzemesi" olarak kullanılan elmasın aktif olarak elektrik üretmesini sağlayan mekanizma detaylıca incelendi.

Araştırmaya göre mikro düzeyde birden fazla küçük elmas kristalinden oluşan membran büküldüğünde, bu kristaller arasındaki tane sınırlarında (grain boundaries) asimetrik bir yük polarizasyonu meydana geliyor. Bükülme şiddetlendikçe, membranın alt ve üst yüzeyleri arasında voltaj farkı oluşuyor ve bu durum düzenli bir piezoelektrik tepkiye dönüşüyor.

Yapılan mekanik döngü testlerinde, elde edilen elektrik sinyallerinin çevresel gürültülerden veya sürtünmeden kaynaklanmadığı kesinleştirildi.

Tıbbi implantlar kendi enerjisini üretebilir

Elmasın biyolojik olarak insan vücuduyla son derece uyumlu, toksik olmayan ve kimyasal olarak aşınmaz yapısı, keşfi özellikle tıp alanında önemli bir noktaya taşıyor.

Gelecekte bu esnek elmas membranların, insan vücudu içerisine yerleştirilen pil değişimi gerektirmeyen cihazlarda, kalp pillerinde ve organ hareketlerini takip eden esnek mikro sensörlerde ana güç kaynağı olarak kullanılabileceği öngörülüyor.