Электроника без свинца

Исследование, проведенное учеными из университета Лидса, может помочь в разработке электроники совсем без свинца.

Работа, проведенная с помощью британского синхротрона под названием Diamond Light Source, показала потенциал нового искусственного материала для замещения керамики на основе свинца в бесчисленных электронных устройствах, от струйных принтеров, использующих чипы Samsung или любые другие чипы, до цифровых камер, от больничных сканеров УЗИ до инжекторов дизельного топлива.

Европейские нормы отныне запрещают использование свинцовосодержащих материалов в электронных и электрических устройствах. Керамические кристаллы, известные как пьезоэлектрики, пока на попадают под действие этих норм, но все может быстро измениться.

Пьезоэлектрики генерируют электрическое поле, когда к ним прикладывается давление, и наоборот. Например, в зажигалках для газовых плит пьезоэлектрики вырабатывают высокое напряжение, когда на них воздействует пружинящий молоток. В итоге вырабатывается искра, воспламеняющая газо-воздушную смесь.

Наиболее распространенный пьезоэлектрик — это керамический кристалл под названием цирконат-титанат свинца или PZT.

«С помощью пучка синхротронного излучения мы смогли исследовать внутренности керамики без содержания свинца — калия натрия висмута титанат — чтобы лучше понять его пьезоэлектрические свойства. Мы могли наблюдать изменения в кристаллической структуре, происходящие во время применения электрического поля», сказал Тим Комин, ведущий исследователь проекта.

«PZT — лучший материал для работы сегодня, так как он обладает лучшим пьезоэлектрическим эффектом, имеет хорошую физическую устойчивость и может быть изготовлен в соответствии с самыми разными требованиями», сообщил докторант Адам Ройлс. «Не содержащая свинца керамика, которую мы изучали, легковесна и может использоваться при комнатной температуре. Она может стать идеальным компонентом устройств для широкого спектра применения».

В медицине PZT используется в ультразвуковых преобразователях, где вырабатывает звуковые волны и отсылает эхо в компьютер, чтобы сформировать изображение. Пьезоэлектрическая керамика помимо всего обладает потенциалом для эффективного сбора энергии, и возможно послужит в деле создания экологически чистого источника энергии в будущем.

Ученые из Лидса продолжат свою работу, чтобы изучить преобразование, вызываемое электрическим полем на высокой скорости (1000 раз в секунду) и в различных условиях.

Результаты исследования опубликованы в издании Applied Physics Letters.

06.10.2010