De wetenschappers manipuleerden de atoomdefecten in een loodvrij materiaal dat normaal niet piëzo-elektrisch is en induceerden zo een groot piëzo-elektrisch effect. Er zal verder onderzoek worden gedaan naar deze verbinding en soortgelijke materialen.
MEMS is veelbelovend voor biomedische toepassingen, zoals voor diagnostiek, prognose en therapie, maar de beste bevatten lood. Dit onderzoek, gedaan door Dr. Park en Prof. Damjanovic werd uitgevoerd in het kader van het BioWings-project, een EU-initiatief om loodvrije MEMS te ontwikkelen die kunnen worden gebruikt als actuatoren in verschillende soorten biomedische toepassingen.
"Het belangrijkste doel van BioWings is om systemen te ontwikkelen die gebaseerd zijn op een eigenschap die elektrostrictie wordt genoemd, in plaats van piëzo-elektriciteit", zegt Damjanovic. Elektrostrictie houdt, net als piëzo-elektriciteit, in dat elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie. Het komt tot op zekere hoogte in alle materialen voor, maar het effect is meestal erg klein. "Het belangrijkste verschil tussen piëzo-elektriciteit en elektrostrictie is dat piëzo-elektrische materialen uitzetten of krimpen, afhankelijk van het elektrische veld dat wordt toegepast", zegt Damjanovic. "Elektrostrictieve materialen vervormen op dezelfde manier, ongeacht de oriëntatie van het elektrische veld."
De onderzoekers vonden een manier om dit symmetrische elektrostrictieve effect te doorbreken door naast een wisselveld ook een constant elektrisch veld aan te leggen. Dit veranderde in wezen de elektrostrictieve eigenschap van met gadolinium gedoteerde ceriumoxide in een piëzo-elektrische eigenschap.
"De toevoeging van gadolinium in ceria zorgt voor een grote concentratie van atoomdefecten (zuurstofvacatures) die mobiel zijn in de aanwezigheid van een elektrisch veld. Dat betekent dat een sterk piëzo-elektrisch effect in met gadolinium gedoteerd ceriumoxide kan worden opgewekt door de defecten te beheersen", aldus Park. "Door de mobiele defecten te manipuleren, kunnen we de piëzo-elektrische gevoeligheid met een factor 100 verhogen ten opzichte van zelfs de krachtigste loodhoudende piëzo-elektrische materialen." Damjanovic voegt toe: "Ons doel is niet om deze materialen te elimineren of te vervangen, maar om alternatieven te bieden voor de materialen die lood bevatten."
'Kritieke grondstoffen' in grote hoeveelheden nodig hebben in Europa - maar we halen ze uit…
Helen Kardan is TNO's nieuwe Director Science & Technology voor de High Tech Industry unit.…
Control Techniques en KB Electronics vormen sinds 1 mei 2024 Nidec Drives. Control Techniques en…
Hitma Groep heeft KS Perslucht overgenomen. Het in Haarlem gevestigde bedrijf sluit met zijn productassortiment en…
De Duitse fabrikant van houten windturbinebladen Voodin Blade Technology heeft 's werelds eerste prototype-installatie aangekondigd…
FME en Orgalim (de Europese koepel van de technologische industrie) pleiten voor het centraal stellen…