Свинец – вещество, которое, попадая в организм человека, оседает в нем, повышая вероятность развития онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Однако современная компьютерная и робототехника немыслимы без пьезоматериалов, в состав которых входит свинец. Поэтому сотрудники научно-исследовательском института физики ЮФУ занимаются поиском аналогов этому вредному веществу.

Уникальность пьезоматерилов состоит в их способности преобразовывать электрический сигнал в механический и наоборот. При прямом пьезоэффекте механическая волна приобретает свойства электрической, и появляется тепловой сигнал. Разработкой пьезоматериалов НИИ физики ЮФУ занимается уже около 50 лет, из них почти 40 лет работы были посвящены бессвинцовым пьезоматериалам.

По словам и.о. директора НИИ физики ЮФУ, заведующего лабораторией синтеза отдела интеллектуальных материалов и нанотехнологий материалов Ильи Вербенко, изначально работа преследовала далекие от экологии цели. Ученые обратили внимание на то, что бессвинцовые пьезоматериалы обладают специфическими параметрами: высокой скоростью звука (показатель распространения волн в среде) и низкой диэлектрической проницаемостью. Эти свойства материалов могут быть использованы в оборонной промышленности, например, при разработке радаров и другого оборудования.

Для создания таких нетоксичных пьезоэлеметов используется смесь из оксидов, карбонатов и гидрокарбонатов. После пресса и обжига из смеси получается керамика, которая поляризуется с помощью нанесенных электродов и затем приобретает пьезосвойства. Весь процесс в лабораторных условиях занимает три-четыре дня.

Сегодня исследователи ЮФУ больше ориентируются на бытовое и общепромышленное применение бессвинцовых материалов, например, в автомобильной отрасли при создании датчиков детонации, которые являются компонентом системы управления двигателем и позволяют развить максимальную мощность двигателя, обеспечивая экономию топлива.

- Нам удалось достигнуть параметров, близких к свинецсодержащим материалам, - отметил Илья Вербенко. – Однако встает вопрос в масштабируемости технологии. Если свинцовые материалы, в основном, обрабатываются в водных средах, то для бессвинцовых необходимы спиртосодержащие. Сейчас мы занимаемся поиском производств, где можно было бы реализовать нашу разработку.