Aiemmin tutkijat ovat lisänneet kovakeraamisia nanopartikkeleita tai nanolankoja pehmeään ja joustavaan polymeeritukeen. Polymeeri antaa joustavuutta, kun taas pietsohiukkaset muuntavat mekaanisen energian sähköjännitteeksi.

Nämä materiaalit ovat kuitenkin suhteellisen tehottomia, koska mekaanisen kuormituksen yhteydessä suurin osa polymeeristä absorboi mekaanista energiaa ja hyvin pieni osa siirtyy pietsohiukkasille.

Lisäämällä keraamisia komponentteja lisättäisiin energiatehokkuutta mutta silloin joustavuus vähenee. Tutkijat ujuttivat keramiikkaa polyuretaanilevyyn liuenneiden nanohiukkasten muodossa.

Kun sapluuna ja liuos kuumennetaan riittävän korkeaan lämpötilaan, levy palaa pois ja liuos kiteytyy kiinteään 3D-mikromuotoon, jossa on yhtenäiset aukot. Sitten keraamisen vaahdon aukot täytetään polymeerillä.

”Näemme, että tällä 3D-komposiitilla on paljon suurempi energiantuotto eri tiloissa”, toteaa professori Qing Wang.

”Voimme venyttää, taivuttaa tai puristaa sitä. Ja samaan aikaan sitä voidaan käyttää pyroelektrisena energiasarjana, jos lämpötilagradientti on vähintään muutaman asteen.”

Tällä hetkellä Wang ja kumppanit työskentelevät lyijyttömän ja ympäristöystävällisemmän vaihtoehdon etsimiseksi nykyisen lyijy-zirkonium-titanaatin (PZT) keramiika tilalle.

Lisää: Nanobitteja.fi (LINKKI) ja tutkijoiden tiedote (LINKKI)