Nanotruss piézoélectrique hautement déformable pour l’électronique tactile – Science

Avec l’importance croissante des environnements sans contact en raison du COVID-19, les appareils électroniques tactiles utilisant la technologie haptique gagnent du terrain en tant que nouveaux moyens de communication.

La technologie haptique est appliquée dans un large éventail de domaines tels que la robotique ou les écrans interactifs. des gants haptiques sont utilisés pour la technologie de communication de l’information augmentée. Des matériaux piézoélectriques efficaces capables de convertir divers stimuli mécaniques en signaux électriques et vice versa sont une condition préalable pour faire progresser la technologie haptique haute performance.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Seungbum Hong a confirmé le potentiel des dispositifs tactiles en développant des matériaux céramiques piézoélectriques trois fois plus déformables. Pour la fabrication de nanomatériaux hautement déformables, l’équipe de recherche a construit une nanostructure creuse en oxyde de zinc en utilisant un nanopatterning de champ de proximité et un dépôt atomique en couches. Le coefficient piézoélectrique a été mesuré à environ 9,2 pm / V et le test de compression nanopillaire a montré une limite de déformation élastique d’environ 10%, qui est plus de trois fois supérieure à celle de l’oxyde de zinc en vrac.

Les céramiques piézoélectriques ont un coefficient piézoélectrique élevé avec une limite de déformation élastique faible, alors que l’inverse est vrai pour les polymères piézoélectriques. Par conséquent, il a été très difficile d’obtenir de bonnes performances à la fois dans des coefficients piézoélectriques élevés et dans des limites de déformation élastique élevées. Pour briser la limite élastique des céramiques piézoélectriques, l’équipe de recherche a introduit une nanostructure creuse en forme de treillis 3D avec des parois minces à l’échelle nanométrique.

Selon le critère de Griffith, la résistance à la rupture d’un matériau est inversement proportionnelle à la racine carrée de la taille de défaut préexistante. Cependant, un grand défaut est moins susceptible de se produire dans une petite structure, ce qui, à son tour, améliore la résistance du matériau. Par conséquent, la mise en œuvre de la forme d’une nanostructure creuse en forme de treillis 3D avec des parois minces à l’échelle nanométrique peut étendre la limite élastique du matériau. En outre, une structure 3D monolithique peut résister à de grandes contraintes dans toutes les directions tout en empêchant simultanément la perte du goulot d’étranglement. Auparavant, la propriété de fracture des matériaux céramiques piézoélectriques était difficile à contrôler, en raison de la grande variance des tailles de fissures. Cependant, l’équipe de recherche a limité structurellement la taille des fissures pour gérer les propriétés de fracture.

Les résultats du professeur Hong démontrent le potentiel de développement de matériaux piézoélectriques céramiques hautement déformables en améliorant la limite d’élasticité à l’aide d’une nanostructure creuse 3D. Étant donné que l’oxyde de zinc a un coefficient piézoélectrique relativement faible par rapport à d’autres matériaux céramiques piézoélectriques, l’application de la structure proposée à de tels composants promettait de meilleurs résultats en termes d’activité piézoélectrique.

“Avec l’avènement de l’ère sans contact, l’importance de la communication émotionnelle augmente. Grâce au développement de nouvelles technologies d’interaction tactile, en plus de la communication visuelle et auditive actuelle, l’humanité entrera dans une nouvelle ère où elle pourra communiquer avec n’importe qui en utilisant les cinq sens, quel que soit leur emplacement, comme s’ils étaient avec eux en personne », a déclaré le professeur Hong.

«Bien que des recherches supplémentaires doivent être menées pour réaliser l’application des conceptions proposées pour les dispositifs d’amélioration haptique, cette étude a une grande valeur en ce qu’elle résout l’un des problèmes les plus difficiles dans l’utilisation de la céramique piézoélectrique, ouvrant spécifiquement de nouvelles possibilités pour leur application en surmonter leurs contraintes mécaniques.

.

Lire plus

A propos Technoguide

Voir aussi

Une planète géante et grésillante pourrait être en orbite autour de l’étoile Vega – Technoguide

Les astronomes ont découvert de nouveaux indices d’une planète géante et brûlante en orbite autour …

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Défiler vers le haut