p Uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) desenvolveu um novo material, que quando a eletricidade é aplicada a ele, pode flexionar e dobrar quarenta vezes mais do que seus concorrentes, abrindo o caminho para melhores micro máquinas. p Por outro lado, quando é dobrado, ele gera eletricidade de forma muito eficaz e poderia ser usado para uma melhor 'captação de energia' - potencialmente recarregando baterias em dispositivos apenas com os movimentos do dia a dia.

p O novo material é eletrostritivo e piezoelétrico. Suas propriedades eletrostritivas significam que ele pode mudar de forma quando uma corrente elétrica é aplicada, enquanto piezoelétrico significa que o material pode converter pressão em cargas elétricas.

p Quando um campo elétrico é aplicado, os átomos que compõem os materiais eletrostritivos mudam, fazendo com que o material se deforme e flexione. Quando os piezoelétricos são comprimidos, a pressão é convertida em cargas elétricas que se acumulam no material.

p Os cientistas descobriram que quando um campo elétrico é aplicado, o novo material híbrido pode ser deformado em até 22%, a maior tensão relatada em um material piezoelétrico até agora. Isso supera de longe os materiais piezoelétricos convencionais que só se deformam até 0,5% quando uma corrente passa por ele. O novo material também é mais eficiente em termos de energia do que outros materiais piezoelétricos e eletrostritivos.

p Materiais piezoelétricos são comumente usados ​​em guitarras, alto-falantes, sensores e motores elétricos. Por exemplo, um captador piezoelétrico é um dispositivo usado em uma guitarra elétrica para converter as vibrações das cordas em um sinal elétrico, que é então processado para gravação de música ou amplificado por meio de alto-falantes.

p Cristais ferroelétricos foram descobertos pela primeira vez em 1920 e têm sido usados ​​para fazer piezoelétricos por mais de 70 anos, visto que são facilmente integrados em dispositivos elétricos.

p Contudo, eles são frágeis e inflexíveis, dobrando apenas 0,5%, o que limita amplamente sua aplicação em dispositivos eletrônicos, como atuadores (peças que convertem um sinal de controle elétrico em movimento mecânico, por exemplo, uma válvula que abre e fecha).

p Alguns ferroelétricos também contêm chumbo, que é tóxico, e sua presença em dispositivos piezoelétricos é um dos motivos pelos quais o lixo eletrônico é difícil de reciclar. Ferroelétricos tradicionais, como óxidos de perovskita, também são inadequados para dispositivos elétricos flexíveis que estão em contato com a pele, como dispositivos biomédicos vestíveis que rastreiam a frequência cardíaca.

p Publicado na revista científica Nature Materials no mês passado, o novo material foi criado na NTU pelo professor Fan Hong Jin da Escola de Ciências Físicas e Matemáticas e sua equipe, incluindo seu Ph.D. estudante Sr. Hu Yuzhong, que é o primeiro autor deste artigo. Também faz parte da equipe o professor Junling Wang, da Universidade Sul de Ciência e Tecnologia, China, um ex-professor da NTU na Escola de Ciência e Engenharia de Materiais.

p Prof Fan disse, "Sendo mais de 40 vezes mais flexível do que materiais eletrostritivos semelhantes, o novo material ferroelétrico pode ser usado em dispositivos altamente eficientes, como atuadores e sensores que se flexionam quando um campo elétrico é aplicado. Com suas propriedades piezoelétricas superiores, o material também pode ser usado em dispositivos mecânicos que coletam energia quando dobrados, que será útil para recarregar dispositivos vestíveis.

p "Acreditamos que podemos melhorar substancialmente esse desempenho no futuro, otimizando ainda mais a composição química, e acreditamos que este tipo de material pode desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento de dispositivos vestíveis para a Internet das Coisas (IOT), uma das principais tecnologias que possibilitaram a 4ª Revolução Industrial. "

p Desenvolvendo um material ferroelétrico flexível

p Para desenvolver um material ferroelétrico flexível, os pesquisadores modificaram a estrutura química de um composto ferroelétrico híbrido C ₆ H ₅ N (CH ₃ ) ₃ CdCl ₃ , ou PCCF em suma, que pode dobrar potencialmente até cem vezes mais do que os ferroelétricos tradicionais.

p Para aumentar ainda mais a amplitude de movimento do material, os cientistas modificaram a composição química do composto substituindo alguns de seus átomos de cloro (Cl) por bromo (Br), que tem um tamanho semelhante ao cloro, para enfraquecer as ligações químicas em pontos específicos da estrutura. Isso tornou o material mais flexível sem afetar suas qualidades piezoelétricas.

p O novo material é fácil de fabricar, exigindo apenas processamento baseado em solução em que o cristal se forma à medida que o líquido evapora, ao contrário dos cristais ferroelétricos típicos que requerem o uso de lasers de alta potência e energia para se formar.

p Quando um campo elétrico foi aplicado ao novo composto PCCF, os átomos nele mudaram substancialmente mais do que os átomos na maioria dos ferroelétricos convencionais, sobrecarregando até 22% muito mais do que os materiais piezoelétricos convencionais.