Produkujące energię materiały piezoelektryczne, są teraz coraz inteligentniejsze dzięki pracy naukowców z Georgia Tech. Nowe tak zwane "Piezotroniki" mogą doprowadzić do produkcji nowej klasy inteligentnych mikro-robotów z własnym zasilaniem, które mają wiele zastosowań, począwszy od nauki o środowisku, kończąc na szpiegowaniu ekstremistów.
"To pierwszy raz, kiedy mechaniczne działania zostały wykorzystane do stworzenia operacji logicznej", powiedział ZL Wang, badacz z Georgia Tech i współautor szeregu raportów w „Nano Letters, Advanced Materials” oraz w innych publikacjach, szczegółowo opisując jego najnowsze postępy w Piezotronice.
Kiedy zegnie się, skręci lub w inny sposób obciąża piezoelektryki, generują one ładunek elektryczny. Zwykle ładunek jest delikatny. Większość materiałów piezoelektrycznych może tylko wygenerować kilka miliwoltów energii elektrycznej, co nie wystarcza do zasilania większości elektroniki użytkowej.
Jednak w ciągu ostatniego roku kilka grup (w tym Wang’a) stworzyło urządzenia piezoelektryczne, które mogą generować znacznie więcej energii elektrycznej. Tkaniny na odzież i inne materiały, zdolne do produkcji energii piezoelektrycznej pewnego dnia zasilą głodne energii elektrycznej urządzenia, takie jak telefony komórkowe, laptopy i wszczepiane urządzenia medyczne.
Urządzenia piezotroniczne Wang’a wykonane są z relatywnie taniego i łatwego w produkcji tlenku cynku, uformowanego w cienkie nanoprzewody lub mikroskopijne piramidy. Kiedy poruszy się je tam i z powrotem, te maleńkie struktury generują niewielki prąd elektryczny.
Innowacją Wang’a jest ustawienie bram na przewodach lub piramidach, które regulują prąd. Jeśli prąd nie jest wystarczająco silny, nie będzie przesyłany. Ten prosty wyłącznik mógł działać jak 0 lub 1 w komputerze, aby dodać dodatkową warstwę informacji.
Dzięki połączeniu energii i prostych obliczeń, urządzenia piezotroniczne mogą zmniejszyć rozmiar i wagę mikrorobotów. Te małe urządzenia mogą podróżować do odległych miejsc i przekazywać informacje o warunkach lub zanieczyszczeniach środowiska z powrotem do operatora. Mikro-roboty mogą mieć również obronne aplikacje. Mogą wyposażone w mikrofon wślizgiwać się do pokoju będąc praktycznie niewidocznymi, żeby podsłuchiwać rozmowy przestępców lub ekstremistów. Piezotronika może być również dodana do pancerza, zapewniając żołnierzom główną i osobistą ochronę a także przesyłać informacje o tym co i gdzie atakuje.
Nowe badania są "imponujące i bardzo mądre", powiedział Michael McAlpine, naukowiec z Uniwersytetu Princeton budujący własne urządzenie produkujące piezoelektryczną energię. "Tlenek cynku nie jest najbardziej skutecznym materiałem piezoelektrycznym, ale jedną z miłych rzeczy jest to, że jest również półprzewodnikiem”, powiedział McAlpine.
Zamiast jednego systemu zbierającego moc i osobnego do wykonywania operacji logicznych, projekt Wang’a łączy obie te funkcje.
Podsumowanie: