Специалисты Национального исследовательского университета "МИЭТ" (НИУ МИЭТ) в сотрудничестве с международной командой ученых разработали инновационные материалы для применения в современной электронике. Эти материалы, относящиеся к классу электрокерамики, обладают уникальными свойствами, которые могут существенно улучшить характеристики различных электронных устройств. Информация об этом достижении была опубликована в научном журнале Ceramics International.
Разработанные материалы отличаются повышенной чувствительностью к внешним воздействиям, что открывает новые возможности для создания более точных датчиков магнитного поля в автомобильной промышленности и более емких конденсаторов для портативных аккумуляторов. Ключевой особенностью новых материалов является их "лоскутная" структура, которая обеспечивает сосуществование нескольких фаз с различными типами электрического взаимодействия между ионами.
Дмитрий Карпинский, старший научный сотрудник Института перспективных материалов и технологий НИУ МИЭТ, поясняет, что эта уникальная структура создает метастабильное состояние, которое делает материалы особенно чувствительными к электромагнитному полю, температуре и механическому давлению. Это свойство позволяет использовать их в широком спектре электротехнических устройств.
Новый класс материалов основан на соединениях висмута, самария, железа и титана с кислородом. Одним из главных преимуществ этих материалов является их способность эффективно работать при высоких температурах, что выгодно отличает их от существующих коммерческих аналогов. Это открывает перспективы для создания более надежных и устойчивых электронных компонентов.
Ученые предполагают, что использование этих инновационных материалов позволит создавать конденсаторы с повышенной емкостью, а также высокочувствительные датчики давления, ускорения и электромагнитного излучения, способные функционировать в широком диапазоне температур. Это может привести к значительному улучшению характеристик различных электротехнических устройств, включая более точные акселерометры для современных смартфонов и автомобилей.
Одной из проблем современных электрических конденсаторов является их хрупкость, обусловленная керамической основой. Кроме того, высокая электропроводность и малая поляризуемость существующих материалов снижают их способность сохранять заряд в течение длительного времени, что приводит, например, к постепенному износу аккумуляторов в смартфонах. Новые материалы, разработанные командой НИУ МИЭТ, призваны решить эти проблемы, обеспечивая более высокую емкость и долговечность конденсаторов.
В ходе разработки новых материалов ученые использовали различные химические добавки, которые позволяют управлять их структурным состоянием и типом электрического упорядочения. Это дает возможность тонкой настройки функциональных свойств материалов для конкретных применений.
Исследователи из НИУ МИЭТ не останавливаются на достигнутом и планируют дальнейшее развитие технологии синтеза электрокерамических материалов. В их планах - создание тонкопленочных структур с использованием современных методов напыления на гибкие подложки.
