Piezoelektrický jev není žádnou novinkou. Pokud je známo, objevili ho francouzští fyzici bratři Jacques a Pierre Curieovi v roce 1880. Piezoelektřina je elektrický náboj, který vzniká v určitých materiálech při mechanickém stresu, díky elektromechanickým interakcím mezi elektrickými a mechanickými stavy ve struktuře dotyčných materiálů. Obvykle jde o krystaly, také keramické látky a piezoelektrický jev byl vystopován i v biologickém materiálu, jako jsou některé tkáně, proteiny nebo třeba DNA.
Uplynulo 140 let a svět se změnil k nepoznání. V každodenním životě využíváme řadu aplikací, které spoléhají na piezoelektrický jev, od bot, které vytvářejí elektřinu při chůzi a podobných nanogenerátorů, až po zapalovače a detekční zařízení. Vždy přitom jde o materiály v pevném skupenství. Od dob bratří Curieových doposud nikdo nevytvořil kapalinu, která by měla piezoelektrické vlastnosti. S průlomem přicházejí Iqbal Hossain a Gary Blanchard z americké Michigan State University. A kupodivu to není apríl.
Jen tak si experimentovali s iontovými kapalinami při pokojové teplotě. Iontové kapaliny, čili soli v kapalném skupenství, známe skoro stejně dlouho jako piezoelektrický jev. Až donedávna ale byly považovány spíše za kuriozitu. Do ohniska zájmu odborníků se iontové kapaliny dostaly s rozvojem energetiky. Lze je s úspěchem využít například v solárních termálních elektrárnách, používají se při zpracování jaderného odpadu, mohou se uplatnit v galvanických článcích nebo při pohlcování oxidu uhličitého. Teď se jejich využití nejspíš ještě rozšíří.
V jednu chvíli došlo k tomu, že dotyční pomocí pístu stlačili dvě komerčně dostupné iontové kapaliny s nepříliš uživatelsky milými jmény, 1-butyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethyl-sulfonyl)imid a 1-hexyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid. Šokovaní badatelé poté zjistili, že jim to nějak jiskří. Jak k tomu lakonicky poznamenal Blanchard, nikdo zatím neviděl piezoelektrický jev v kapalinách.
Když to začali zkoumat, ukázalo se, že vznikající elektrický proud dramaticky mění optické vlastnosti zmíněných iontových kapalin. Otevírá se před námi úctyhodné množství zajímavých aplikací, které by mohly piezoelektrické kapaliny využít. Pokud takovou kapalinou naplníme nádobu ve tvaru optické čočky, mohli bychom ji zaostřovat pomocí malých změn elektrického proudu.
Mohly by rovněž nahradit pevné piezoleketrické látky v případech, kdy je z nějakého důvodu obtížné je vyrábět či používat. Výhodou iontových kapalin je, že jsou recyklovatelné a představují menší zátěž pro životní prostředí. Pevné piezoelektrické látky přitom často obsahují toxické komponenty, jako je například olovo či další těžké kovy.
Piezoelektrický jev pozorovaný Blanchardem a Hossainem není moc výkonný. Oproti křemeni je zhruba jen desetinový. Proto určitě vypukne lov na další piezoelektrické kapaliny, které by mohly vyrábět elektřinu efektivněji. Badatelé současně dělají na pochopení příčin piezoelektrickéjho jevu v těchto kapalinách. Mají pracovní hypotézu, podle které tlak na tyto kapaliny vyvolává oddělení kladných a záporných nábojů v materiálu, což vede ke vzniku elektrického proudu. Brzy se jistě dozvíme víc.
Literatura
První porézní kapalina na světě
Autor: Stanislav Mihulka (15.11.2015)
Dřevěné nanogenerátory vyrobí elektřinu při chůzi po podlaze
Autor: Stanislav Mihulka (21.03.2021)
Převratný materiál je elastický a zároveň neprostupný pro kapaliny a plyny
Autor: Stanislav Mihulka (06.02.2023)
Diskuze:
Toxicita sulfonylů, o alkylech nemluvě
Martin Drašner,2023-04-03 09:51:44
Rád bych upozornil autora, že jeho optimistická poznámka, že "Výhodou iontových kapalin je, že jsou recyklovatelné a představují menší zátěž pro životní prostředí. Pevné piezoelektrické látky přitom často obsahují toxické komponenty, jako je například olovo či další těžké kovy." je poněkud zavádějící 1-butyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethyl-sulfonyl)imid a jeho uváděný "kolega" mají třeba u fy Aldrich, která je prodává pro laboratorní účely, tuto vinětu: "Acute Tox. 3 Dermal - Acute Tox. 3 Oral - Aquatic Chronic 2 - Skin Corr. 1B - STOT RE 2 Oral (on-combustible, acute toxic Cat.3 / toxic hazardous materials or hazardous materials causing chronic effects)". A k práci s nimi nutno nosit masku a rukavice.
Re: Toxicita sulfonylů, o alkylech nemluvě
Jakub Vrana,2023-04-03 13:21:06
Rád bych čtenáře upozornil, že podobná varování o toxicitách jsou uváděny třeba i u bisfenolu, nebo i látek jako třeba methanol, amoniak,... stačí zajet na stránky NIH a zjistíme, ja toxické a genotoxické jsou. Přitom třeba bisfenol si dáváme v hořčici. O čpavku by zase mohli vyprávět farmáři. Zmíněné Imidazoliny lze opravdu snadněji recyklovat (poradí si s nimi i půdní mikrobi, lze je snadno i spálit,...) což o olovem a rtutí zaneřáděné půdě se rozhodně říci nedá.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
