Bilinen İlk Piezoelektrik Sıvılar Keşfedildi

Piezoelektrik keşfedildikten 140 yılı aşkın bir süre sonra, ilk piezoelektrik sıvılar tesadüfen bulundu. Sadece bazı mevcut kullanımlarda katı piezoelektrik malzemelerden daha iyi performans göstermekle kalmayıp, aynı zamanda henüz hayal bile edemediğimiz tamamen yeni uygulamalara da kapı açabilirler.

Bazı kristaller ve diğer malzemeler baskı uygulandığında elektrik yükü biriktirir, bu piezoelektrik olarak bilinen bir olgudur. Proteinler ve DNA bile bu özelliği gösterir. Piezoelektrik malzemeler, örneğin adımlardan elektrik üreten ayakkabılar gibi, birkaç yılda bir reklam patlaması yaşar. Bu tür projeler ne kadar gösterişli ve eğlenceli olsa da, fosil yakıtların yerine geçebilecek yararlı bir alternatif olma iddiaları henüz gerçekleşmeye yaklaşmış değil. Diğer yandan, piezoelektrik malzemeler sigara ve gaz sobası çakmaklarının temelini oluşturur ve algılama cihazlarında yaygın olarak kullanılır.

Bununla birlikte, keşiflerinden bu yana, tüm piezoelektrik malzemeler katıdır. Şimdi bir makale, aynı davranışı sergileyen iki sıvının bulunduğunu duyurdu.

Keşif, Michigan Eyalet Üniversitesi'nden Profesör Gary Blanchard ve lisansüstü öğrencisi Md Iqbal Hossain'in bir tür sıvı tuz olan oda sıcaklığında iyonik sıvılar üzerinde yaptığı deneylerden ortaya çıktı. Sodyum klorür 801°C'de erir ve diğer bilinen tuzların çoğu benzer yüksek sıcaklıklara kadar katı kalır - güneş termal enerjisinin erimiş tuz depolaması, başlamak için çok fazla ısı gerektirir. İyonik sıvılar, bilinen tuzlardakilerden çok daha büyük iyonlardan oluşur ve bunlar düzgün kafesler halinde bir araya toplanmazlar ve bu nedenle erimek için çok daha az enerjiye ihtiyaç duyarlar.

İlk iyonik sıvılar neredeyse piezoelektrik etki kadar uzun zaman önce bulunsa da, yakın zamana kadar sadece bir merak olarak görülüyorlardı. Güneş ve rüzgar enerjisini depolama ihtiyacı akut hale geldikçe, iyonik sıvılar yeniden dikkatleri üzerine çekti. Başlangıçta oldukça reaktif bir sıvı sınıfı da daha güvenli hale getirildi.

Yazarlar, elektrik üreten süreci keşfettiklerinde, yalnızca bir organik kimyagerin sevebileceği isimlere sahip – 1-bütil-3-metilimidazolyum bis(triflorometilsülfonil)imid ve 1-heksil-3-metilimidazolyum bis(triflorometilsülfonil)imid – piyasada bulunan iki iyonik sıvıyı sıkıştırmak için bir piston kullanıyorlardı. Blanchard, bir açıklamada, "Bunu görmek bizi çok şaşırttı. Daha önce hiç kimse sıvılardaki piezoelektrik etkiyi görmemişti." dedi.

Piezoelektrik malzemeler, ters piezoelektrik etki olarak bilinen elektrik alanlarına maruz kaldıklarında da şekil değiştirir. Sıvılar, eşdeğer bir davranışa sahip olabilir. Ekip, bir sıvıdan bir elektrik akımı geçirmenin optik özelliklerde çarpıcı bir değişiklik ürettiğini buldu.

Akışkanlar mercek şeklindeki bir kaba yerleştirildiğinde, elektrik yüküne bağlı olarak ışığı farklı şekilde bükerler, Blanchard'ın dediği gibi "merceğin odak uzaklığı" değişir.

Bu, sadece küçük bir akımı ayarlayarak, geniş çapta esnek optik özelliklere sahip teleskoplar veya kameralar yapma potansiyeli yaratır.

Henüz kimsenin aklına gelmemiş çok sayıda başka uygulama olduğu neredeyse kesin, ancak ilk kullanımlar, üretiminin zor olduğu durumlarda piezoelektrik katıların yerini almak olabilir.

İyonik sıvıların katılara göre bir avantajı, keşfin yapıldığı sıvıların geri dönüştürülebilir olması ve çevreye zararlı sayılmamasıdır. Bu, çoğu kurşun gibi ağır metaller içeren piezoelektrik katılarla çelişir. Diğer yandan, Blanchard'ın gözlemlediği etki zayıftır - kuvarsın onda biri kadar - dolayısıyla başka sıvılara ihtiyaç duyulabilir.

Blanchard, "Piezoelektriğin sıvılarda nasıl oluşabileceğinin altında yatan temel mekanizmaları çözmeye çalışmanın ortasındayız." dedi. Çalışma hipotezi, basıncın pozitif ve negatif yükleri birbirinden ayırması.

Keşif The Journal of Physical Chemistry Letters'da yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.