26 мая 2019, воскресенье, 15:57
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

27 марта 2018, 11:09

Напечатанные на принтере наноструктуры могут проводить электрический ток

При печати прямой линии кристаллы растут перпендикулярно поверхности печати, образуя упорядоченное распределение свойств
При печати прямой линии кристаллы растут перпендикулярно поверхности печати, образуя упорядоченное распределение свойств
Источник: Александр Виноградов

Российские ученые создали чернила для струйных принтеров, состоящие из органических молекул. С их помощью можно будет «печатать» вещества, способные вырабатывать электрический ток под действием механических нагрузок, например, создавать «умные» покрытия, реагирующие на деформации, или «умные» ткани, способные менять характеристики. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, кратко о них рассказывает пресс-релиз фонда.

Авторы работы предложили использовать органические молекулы для создания пьезоэлектриков. Это материалы, которые могут либо под действием деформации индуцировать электрический заряд на своей поверхности (прямой пьезоэффект), либо под влиянием внешнего электрического поля деформироваться (обратный пьезоэффект). Традиционно в качестве пьезоэлектриков используют пьезокерамику и монокристаллы. Ранее один из соавторов этой работы, профессор Андрей Холкин из Университета Авейро (Португалия), с коллегами показал, что кристаллы некоторых фаз аминокислот обладают гигантскими пьезоэлектрическими свойствами. Оказалось, что они способны генерировать пьезоэлектричество, то есть вырабатывать электрический ток под действием механических нагрузок. Такие свойства используют, чтобы преобразовать колебания в электрические сигналы, и наоборот, и применяют для создания датчиков ускорений, давлений, мощных излучателей ультразвука и ударных волн и даже в качестве ячеек памяти в счетно-вычислительной технике.

Органические молекулы показали результаты гораздо лучше, чем используемые сейчас пьезоэлектрики из керамики, но эти результаты относились лишь к единичным микро- и нанообъектам. Группа исследователей из Университета ИТМО (Санкт-Петербург), имея опыт струйной печати оптических наноструктур, решила создать более крупные объекты, взяв за основу дифенилаланин ― вещество из класса пептидов (остатков аминокислот).

Для решения задачи ученые использовали струйную печать, применив метод растворной химии с контролируемым осаждением. Они создали специальный состав чернил на основе дефинилаланина для печати пьезоэлектрических массивов на обычных промышленных принтерах. Для диагностики свойств полученных массивов биомолекул ученые использовали атомно-силовой микроскоп, адаптированный для определения пьезоэлектрических эффектов. Ключевой задачей была настройка вязкости и текучести чернил, позволяющих построить стабильные во времени структуры. При этом нужно было сохранить анизотропию расположения кристаллов ― различие физических свойств вещества в зависимости от их направления в напечатанном объекте.

Ученые обнаружили новую кристаллическую фазу дефинилаланина. Она состоит из лентоподобных кристаллических объектов и не уступает по характеристикам наиболее активным пьезоэлектрическим веществам, известным на данный момент.

«Помимо уже известных фаз, которые представляют собой гексагональные – с сечением в виде равностороннего шестиугольника – нанотрубки дефинилаланина, нам удалось обнаружить новую фазу, которая обладает не менее удачными свойствами по генерации пьезоэлектричества. Образованию этой фазы поспособствовали химические компоненты, которые мы ввели в качестве модификаторов в состав чернил для струйной печати», ― пояснил директор Химико-биологического кластера Университета ИТМО, кандидат химических наук Александр Виноградов.

Пьезоэлектрические структуры, напечатанные новым способом, можно использовать для получения электричества посредством механических нагрузок: например, создавать «умные» покрытия, реагирующие на деформации, или «умные» ткани, способные менять характеристики. С помощью таких массивов можно получать и хранить информацию, разрабатывать на их основе различные микродевайсы. Проведенную серию экспериментов можно считать предпромышленной, потому что она была отработана на оборудовании, аналогичном используемому на производстве. Ученые утверждают: чтобы запустить печать аналогичных объектов в промышленность, потребуются лишь незначительные доработки параметров настройки оборудования.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.