Scienziati alla ricerca di materiali senza piombo da utilizzare nei sensori, attuatori e motori ad ultrasuoni hanno recentemente concentrato i loro sforzi su un tipo di ceramica comunemente indicato come BCZT. Una nuova ricerca dei fisici dell'Università dell'Arkansas fa luce su come funziona questo materiale, fornendo approfondimenti che potrebbero portare allo sviluppo di altri materiali senza piombo.

La ricerca di un'alternativa senza piombo che generi una forte risposta piezoelettrica:la conversione dell'energia meccanica in energia elettrica, e viceversa – a temperatura ambiente è, in parte, a causa delle restrizioni sulle sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche. BCZT, un'abbreviazione del composto chimico bario calcio zirconato titanato, ha mostrato promessa, ma fino ad oggi gli scienziati non hanno compreso appieno il perché.

"Nel BCZT, un materiale senza piombo, la risposta piezoelettrica è stata misurata per essere molto grande mentre l'origine microscopica dell'effetto è rimasta oggetto di dibattito, ", ha affermato Yousra Nahas, ricercatore associato di U of A. "È diventato importante svelare l'origine dell'effetto per adattare meglio le proprietà di questo materiale alle sfide tecnologiche".

In un articolo pubblicato il 20 giugno sulla rivista Comunicazioni sulla natura , U di A ricercatori Nahas, Alireza Akbarzadeh, Sergei Prosandeev e Raymond Walter, insieme all'illustre professore di fisica Laurent Bellaiche, ha creato un modello a livello atomico del materiale BCZT per svelare i suoi segreti piezoelettrici. Hanno determinato che la sua risposta piezoelettrica ha origine da una struttura che consente fluttuazioni più facili nella polarizzazione su una finestra di temperatura ristretta intorno alla temperatura ambiente.

Oltre a fornire una comprensione più profonda di come funziona BCZT, i risultati possono indicare la strada per la creazione di altre sostanze piezoelettriche senza piombo mescolando materiali con caratteristiche desiderabili.