बिस्मथ आयोडाइड पर आधारित, कम विषाक्तता वाला एक अकार्बनिक नमक, नई नरम, संकर सामग्री पारंपरिक सीसा-आधारित सिरेमिक के प्रदर्शन को टक्कर देती है लेकिन कम विषाक्तता और आसान प्रसंस्करण के साथ। इसमें पीजेडटी (लेड जिरकोनेट टाइटेनेट) जैसे मौजूदा उच्च-प्रदर्शन विकल्पों की तुलना में कोई सीसा नहीं है, जो 60% सीसा है, और इसे 1000 डिग्री सेल्सियस के बजाय कमरे के तापमान पर उत्पादित किया जा सकता है।
बर्मिंघम विश्वविद्यालय के डॉ. डोमिनिक कुबिकी ने कहा: “वाणिज्यिक पीजोइलेक्ट्रिक्स के बराबर प्रदर्शन के साथ लेकिन गैर विषैले बिस्मथ से बनी, यह खोज पर्यावरण की दृष्टि से जिम्मेदार प्रौद्योगिकियों की ओर एक नया मार्ग है जो सेंसर, चिकित्सा प्रत्यारोपण और भविष्य के लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान कर सकती है।”
पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री दबाने या मोड़ने पर विद्युत आवेश उत्पन्न करती है और विद्युत क्षेत्र लागू होने पर विकृत भी हो सकती है। वे सटीक एक्चुएटर्स से लेकर – कैमरा ऑटोफोकस और इंकजेट प्रिंटर पंप जैसे उत्पादों में उपयोग किए जाने वाले – फिटनेस ट्रैकर, स्मार्ट कपड़े और कार एयरबैग सिस्टम जैसी पहनने योग्य तकनीक में निर्मित ऊर्जा-संचयन सेंसर तक की प्रौद्योगिकियों के लिए आवश्यक हैं। “
बर्मिंघम विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने सामग्री के व्यवहार को समझने के लिए एकल-क्रिस्टल एक्स-रे विवर्तन और ठोस-अवस्था परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि जिस तरह से कार्बनिक और अकार्बनिक भाग हैलोजन बॉन्डिंग के माध्यम से एक साथ चिपकते हैं, उसका उपयोग सामग्री की संरचना को कब और कैसे बदलता है, इसे बदलने के लिए किया जा सकता है, साथ ही पीजोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन में सुधार भी किया जा सकता है। यह समझ कार्बनिक और अकार्बनिक तत्वों को संयोजित करने वाली अन्य सामग्रियों में पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए भी उपयोगी हो सकती है।
बर्मिंघम विश्वविद्यालय के डॉ. बेंजामिन गैलेंट, जिन्होंने एनएमआर अध्ययन का नेतृत्व किया, ने कहा: “एक प्रारंभिक कैरियर शोधकर्ता के रूप में, हमारे समाज को बदलने की शक्ति के साथ अनुसंधान में भाग लेना रोमांचक है – हमारे दैनिक जीवन में उपयोग किए जाने वाले लगभग हर उपकरण में पीज़ोइलेक्ट्रिक्स होता है।”
शोध की देखरेख प्रोफेसर हेनरी स्नैथ (ऑक्सफ़ोर्ड), डॉ. हैरी सेन्सम (ब्रिस्टल), और डॉ. डोमिनिक कुबिकी (बर्मिंघम) द्वारा संयुक्त रूप से की गई, जिसमें नई सामग्री, क्रिस्टल डिजाइन और परमाणु-स्तरीय संरचना लक्षण वर्णन में विशेषज्ञता को एक साथ लाया गया।
वैश्विक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री बाजार का मूल्य 35 बिलियन डॉलर से अधिक है और यह तेजी से बढ़ रहा है – ऑटोमोटिव, हेल्थकेयर, रोबोटिक्स और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स की मांग से प्रेरित है, जहां गति को बिजली या सटीक गति में परिवर्तित करने वाले उपकरण आवश्यक हैं।
शोध का नेतृत्व करने वाले ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग के प्रमुख लेखक डॉ एस्थर हंग ने कहा: “कार्बनिक और अकार्बनिक घटकों के बीच बातचीत को ठीक करके, हम एक नाजुक संरचनात्मक अस्थिरता पैदा करने में सक्षम थे जो समरूपता को सही तरीके से तोड़ती है।
“ऑर्डर और डिसऑर्डर के बीच यह परस्पर क्रिया सामग्री को उसकी असाधारण पीजोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया देती है। यह लेड जिरकोनेट टाइटेनेट (पीजेडटी) जैसी पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में पीजोइलेक्ट्रिकिटी के लिए एक अलग दृष्टिकोण है, और यही इन बड़े सुधारों का कारण है।”
