Smatralo se da dijamant, koji je gorovo u potpunosti od ugljika, nije sposoban proizvoditi električnu energiju mehaničkom deformacijom, međutim to je sada pobijeno. Neočekivano otkriće moglo bi otvoriti vrata senzorima napajanim dijamantima, sićušnim energetskim sustavima i medicinskim implantatima s vlastitim napajanjem. Istraživači sa Sveučilišta u Hong Kongu (HKU) otkrili su da ultra tanke, vrlo fleksibilne dijamantne membrane mogu proizvesti mjerljiv piezoelektrični odziv, dovodeći u pitanje znanstvenu pretpostavku koja stoji više od stoljeća. Od ranih 1900-ih, dijamant se općenito klasificirao kao nepiezoelektrični materijal, što znači da se nije očekivalo da će generirati električni napon kada se mehanički deformira.
To ograničenje oblikovalo je način na koji se dijamant koristio u inženjerstvu. Unatoč iznimnoj tvrdoći, čvrstoći, kemijskoj stabilnosti, visokoj akustičnoj brzini, toplinskoj vodljivosti, dielektričnoj probojnoj čvrstoći i ultraširokom zabranjenom pojasu, dijamant je obično služio samo kao strukturna podrška za druge piezoelektrične materijale u mikroelektromehaničkim sustavima (MEMS).
Iz tog razloga, ideja "generiranja električne energije iz dijamanata" dugo se smatrala nepraktičnom. Kako bi testirali može li se dijamant ponašati drugačije u ekstremnim mehaničkim uvjetima, tim s HKU-a koristio je nedavno razvijenu metodu rubnog pilinga kako bi proizveo ultratanku, fleksibilnu polikristalnu dijamantnu membranu, javlja Scienece Daily.
Opsežni eksperimenti sada ne ostavljaju sumnju
Smanjivanje materijala na tako tanki oblik omogućilo je normalno krutom dijamantu da se savija mnogo više nego što to može maseni dijamant. Kada su istraživači namjerno savijali membranu, uočili su stabilne naponske signale.
Tim je zatim proveo opsežne eksperimente mehaničkog ciklusa u pažljivo kontroliranim uvjetima kako bi se uvjerio da je električni izlaz autentičan. Ovi testovi osmišljeni su kako bi se isključile smetnje iz okoliša i triboelektrični efekti, koji mogu generirati električne signale kada se površine dodiruju ili trljaju jedna o drugu.
Napon se pojavljivao dosljedno i ponovljeno, pružajući snažan dokaz da sama dijamantna membrana proizvodi piezoelektrični odziv. Otkriće bi moglo otvoriti nove mogućnosti za dijamant u područjima gdje su izdržljivost i sigurnost posebno važni.
Dijamant je visoko biokompatibilan, kemijski stabilan i netoksičan, što ga čini atraktivnim i za medicinske i za energetske tehnologije. U budućnosti bi se piezoelektrične dijamantne membrane potencijalno mogle koristiti u implantabilnim medicinskim uređajima kao samogenerirajući izvori energije ili kao senzori koji detektiraju savijanje i deformaciju.
Općenito, otkrića predstavljaju novi način davanja aktivne električne funkcionalnosti dijamantu, umjesto da se koristi samo kao pasivni strukturni materijal. To bi moglo podržati razvoj visokopouzdanih mikroenergetskih sustava sljedeće generacije i tehnologija senzora s vlastitim napajanjem.
