NatComms: керамические элементы могут заменить свинец в электронных устройствах

Немецкие ученые из Института Вейцмана разработала нетоксичную керамику и церия и циркония, которая способна стать альтернативой ядовитому свинцу, применяемому в электронике. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Communications (NatComms).

Новый материал относится к классу веществ, которые деформируются под воздействием электрического поля, подвергаясь напряжениям и нагрузкам.

Например, в сотовых телефонах небольшая деформация, вызванная напряжением, может запустить процесс зарядки или переместить линзу для создания автофокуса. В промышленных струйных принтерах пластина изгибается при подаче напряжения, выбрасывая контролируемое количество чернил.

В настоящее время материалы, которые подвергаются таким деформациям — они известны как электрострикторы или пьезоэлектрики, в зависимости от лежащего в основе механизма — остаются основным источником загрязнения свинцом. Поскольку электрострикционные и пьезоэлектрические компоненты, как правило, слишком малы для переработки, тонны свинца регулярно оказываются на свалках.

Команда обнаружила, что при определенных обстоятельствах электрострикционный эффект оксида церия оказался примерно в 100 раз сильнее, чем ожидалось согласно известным данным. При добавлении циркония электрострикция увеличилась в 200 раз.

По словам ученых, сырье для новой керамики дешево и легкодоступно. И церий, и цирконий относительно распространены в земной коре и добываются по всей планете для различных промышленных применений. Оксид церия, например, обычно используется в порошкообразной форме для полировки линз и в качестве катализатора в каталитических нейтрализаторах — устройствах, которые снижают вредные выбросы в автомобилях.

Исследователи отметили, что созданный ими материал пока недостаточно изучен для практического применения. Для уточнения его свойств потребуются дополнительные эксперименты.