Publicatie in Nature Materials: Ultradunne piëzo-elektrische materialen om
energie te winnen
Datum: 17 oktober 2011
Piëzo-elektrische materialen produceren elektrische spanning als ze
worden ingedrukt. Op dit moment worden ze toegepast in gasaanstekers,
inkjet-printers, trillingsdempers en apparaten die gebruik maken van
ultrasoon geluid. Maar piëzo-elektrische materialen hebben ook de
potentie om te worden toegepast voor het winnen van elektriciteit uit
trillingen van auto's, huishoudelijke apparaten en industriële
machines.
Een onderzoeksteam onder leiding van de Groningse hoogleraar prof. dr.
Beatriz Noheda publiceert deze week in Nature Materials een artikel
over een methode om nieuwe, breder toepasbare piëzo-elektrische
materialen te maken.
Verloren energie terugwinnen
Met piëzo-elektrische materialen kunnen trillingen die overal
voorkomen, omgezet worden in elektriciteit. Een enorme hoeveelheid
energie die nu verloren gaat, zou zo benut kunnen worden. De
toekomstdroom van Noheda en haar team is dat straten, spoorwegen en
vloeren geplaveid zijn met piëzo-elektrische materialen. Maar voor het
zover is, moeten die materialen eerst lichter, dunner en minder giftig
worden (de huidige piëzo-elektrische materialen bevatten veel zware
elementen). Het onderzoek dat Noheda en haar team uitvoerde, zet een
flinke stap in die richting.
Flexo-elektriciteit
Het onderzoek in Nature Materials laat zien, dat de piëzo-elektrische
materialen als ze onder bepaalde, zorgvuldig gekozen condities worden
neergeslagen in ultra-dunne films (met een dikte van ongeveer honderd
atoomlagen), een zelf-organiserende structuur krijgen die samentrekt en
uitrekt in een regelmatig patroon. De grote vervormingsgradiënt die zo
wordt verkregen, maakt een nieuw mechanisme mogelijk om
piëzo-elektriciteit op te wekken, de zogenaamde flexo-elektriciteit.
Dit vergroot de respons bij deze geringe materiaaldiktes aanzienlijk.
Bovendien is deze nieuwe productiemethode minder afhankelijk van de
samenstelling. Dat opent de weg naar onderzoek naar het gebruik van
minder giftige en beter verkrijgbare materialen voor het winnen van
piëzo-elektrische energie.
Het team van Beatriz Noheda was samengesteld uit onderzoekers van het
Zernike Institute for Advanced Materials van de Rijksuniversiteit
Groningen, het Mesa+ Instituut van de Universiteit Twente, het
CIN2-Barcelona en de CEMES-CNRS Instituten in Toulouse en Zaragoza.
Rijksuniversiteit Groningen