Khám Phá Đặc Tính Mới Của Kim Cương: Nguồn Điện Không Ngờ Từ Vật Liệu Cứng Nhất Thế Giới

Kim cương, vốn nổi tiếng với độ cứng vượt trội, giờ đây lại tiết lộ một khả năng bất ngờ: tạo ra điện. Nghiên cứu mới từ Đại học Hong Kong đã chỉ ra rằng khi kim cương được chế tạo thành màng siêu mỏng và có thể uốn cong, vật liệu này có thể sản sinh điện năng, đập tan quan niệm đã tồn tại hơn một thế kỷ cho rằng kim cương không có tính áp điện.

Đội ngũ nghiên cứu do Giáo sư Zhiqin Chu và Giáo sư Yuan Lin dẫn dắt đã phát triển thành công một màng kim cương đa tinh thể mỏng, có khả năng uốn cong linh hoạt. Trong các thí nghiệm thực hiện, màng kim cương mỗi khi bị uốn đều tạo ra điện áp có thể đo được.

Hiệu ứng này được biết đến với tên gọi hiệu ứng áp điện, trong đó vật liệu có thể sinh ra điện khi bị tác động cơ học như nén, kéo hoặc uốn. Trong thực tế, các vật liệu áp điện đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị như cảm biến, bộ truyền động và công nghệ thu hồi năng lượng.

Trước đó, các nhà khoa học đã khẳng định rằng kim cương không thể có thuộc tính này, mặc dù chúng sở hữu độ bền rất cao và khả năng dẫn nhiệt tốt. Điều này khiến kim cương chủ yếu được sử dụng làm nền cho các hệ thống vi cơ điện tử.

Để xác nhận giả thuyết mới này, đội ngũ nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật tách lớp để sản xuất màng kim cương siêu mỏng có khả năng uốn cong đáng kể. Sau nhiều thử nghiệm trong điều kiện được kiểm soát chặt chẽ, họ phát hiện ra rằng các màng kim cương liên tục sản sinh điện áp ổn định. Hơn nữa, nhóm cũng đã loại bỏ khả năng rằng tín hiệu điện này bắt nguồn từ ma sát hoặc tác động môi trường.

Mô phỏng máy tính đã chỉ ra rằng nguồn gốc hiện tượng này nằm ở các ranh giới giữa các tinh thể siêu nhỏ bên trong màng kim cương. Khi màng được uốn cong, điện tích sẽ tích tụ tại những ranh giới này, gây ra sự chênh lệch điện áp giữa hai bề mặt của màng.

Phát hiện đáng chú ý này mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng mới cho kim cương trong lĩnh vực công nghệ cao. Đặc biệt, với tính tương thích sinh học và ổn định hóa học, màng kim cương áp điện có thể được sử dụng để phát triển các thiết bị y tế cấy ghép có khả năng theo dõi biến dạng mô hoặc tự sản sinh năng lượng cho hoạt động của mình.

Bên cạnh đó, vật liệu này còn hứa hẹn sẽ được ứng dụng trong các cảm biến siêu nhỏ và hệ thống thu hồi năng lượng, giúp thiết bị hoạt động mà không cần dùng đến pin bên ngoài. Đây sẽ là một bước tiến lớn trong việc phát triển các thiết bị điện tử thế hệ mới với kích thước nhỏ gọn và tiêu thụ năng lượng thấp.

Theo thông tin từ Wonderfull Engineering.