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Jan 26, 2024

Les chercheurs trouvent l'ajout rare

Rapport du 19 avril 2019 par

Rapport du 19 avril 2019

par Bob Yirka, Phys.org

Une équipe de chercheurs de Chine, des États-Unis et d'Australie a découvert que l'ajout du samarium, élément de terre rare, aux cristaux piézoélectriques peut considérablement améliorer leurs performances. Dans leur article publié dans la revue Science, le groupe décrit son travail et la performance des cristaux modifiés lors des tests. Jiří Hlinka avec Fyzikální ústav Akademie Věd České Republiky a publié un article Perspective sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de revue.

Les appareils piézoélectriques ont fait beaucoup parler d'eux ces derniers temps, car les scientifiques ont cherché à savoir s'ils pouvaient être utilisés pour produire de l'électricité à partir de nouvelles sources, comme dans les chaussures pendant que les gens marchent, ou apposés sur les vêtements lorsqu'ils se plient. Ils sont pratiques à utiliser car ils peuvent convertir les oscillations mécaniques en signaux électriques. Ce qui est moins connu, c'est qu'ils sont également utilisés dans des capteurs tels que des outils à ultrasons. Pour qu'un dispositif piézoélectrique fonctionne, il doit avoir un matériau à l'intérieur qui réagit aux vibrations - à ce jour, le meilleur matériau pour le travail a été un cristal d'oxyde de pérovskite appelé PMN-PT. Les scientifiques ont cherché des moyens d'améliorer les performances des dispositifs piézoélectriques en recherchant d'autres matériaux et en recherchant des moyens d'améliorer les performances des cristaux PMN-PT. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont choisi cette dernière approche et affirment avoir trouvé un moyen de doubler ses performances.

Les chercheurs ont découvert que l'ajout de samarium au mélange lors de la croissance de PMN-PT (en utilisant une approche Bridgman modifiée) a donné une version de cristal PMN-PT qui était considérablement meilleure pour générer une charge électrique. Plus précisément, ils ont découvert qu'il suffisait d'ajouter un seul atome de samarium pour 1 000 cristaux parents. Ils notent que les cristaux PMN-PT conventionnels génèrent en moyenne de 1 200 à 2 500 pC/N. Les tests de la version améliorée ont montré qu'elle était capable de produire de 3 400 à 4 100 pC/N. Les chercheurs ont également découvert que l'ajout de samarium aux cristaux les rendait plus hétérogènes et entraînait également une uniformisation générale des autres propriétés du cristal. Et, cela a également permis aux cristaux de grossir, ce qui pourrait entraîner des économies de coûts.

Les chercheurs suggèrent que les capteurs avec des cristaux améliorés auraient une meilleure résolution et une plus grande sensibilité. Ils seraient aussi plus efficaces.

Plus d'information: F. Li et al., « Piézoélectricité géante de monocristaux de Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 dopés au Sm », Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aaw2781

"Doubler les performances piézoélectriques", Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aax0693

Informations sur la revue :Science

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