Zwei Chemiker der Michigan State University haben erstmals den piezoelektrischen Effekt in Flüssigkeiten beobachtet. In ihrem Artikel veröffentlicht in Das Journal of Physical Chemistry LettersMd. Iqbal Hossain und GJ Blanchard, beschreiben die zufällige Beobachtung der Eigenschaft beim Studium ionischer Flüssigkeiten.
Bisher waren alle piezoelektrischen Materialien massiv. Solche Materialien haben ihren Namen aufgrund einer Eigenschaft, die es ihnen ermöglicht, eine elektrische Ladung zu halten und diese dann wieder abzugeben, wenn Spannung angelegt wird. Diese Materialien werden derzeit in Produkten wie Sonargeräten, Gitarren-Tonabnehmern und Mobiltelefonlautsprechern verwendet. In dieser neuen Forschung fand das Paar in Michigan das erste bekannte Beispiel eines piezoelektrischen Materials, das bei Raumtemperatur in flüssiger Form vorliegt.
Die Forscher untersuchten Eigenschaften von ionischen Flüssigkeiten, die aus Salzen mit unsymmetrischen, flexiblen organischen Kationen und symmetrischen, schwach koordinierenden Anionen hergestellt werden. In ihnen baut sich Elektrizität auf, die freigesetzt wird, wenn man sie drückt oder drückt. Das flüssige piezoelektrische Material wurde entdeckt, als die Forscher mit einem Kolben Druck auf eine Probe einer ionischen Flüssigkeit in einem Zylinder ausübten. Zu ihrer Überraschung stellten sie fest, dass dies zur Freisetzung von Elektrizität führte. Sie fanden auch heraus, dass die freigesetzte Elektrizitätsmenge proportional zum ausgeübten Druck war. Weitere Tests zeigten, dass sich die optischen Eigenschaften der ionischen Flüssigkeiten veränderten, wenn sie Strom freisetzten. In einigen Fällen fanden die Forscher Veränderungen in der Art und Weise, wie die Flüssigkeit das Licht beugte.
Sie konnten nicht erklären, warum die von ihnen getesteten ionischen Flüssigkeiten piezoelektrische Eigenschaften hatten, vermuten aber, dass das Aufbringen von Druck wahrscheinlich dazu dient, Ladungen innerhalb der Flüssigkeit zu trennen, wodurch einige freigesetzt werden können. Sie planen, das Material weiter zu untersuchen, um besser zu verstehen, warum es sich so verhält, wie sie es beobachtet haben.
Die Forscher schlagen auch vor, dass sich flüssige piezoelektrische Materialien als nützlich erweisen könnten, insbesondere solche, die mit ionischen Flüssigkeiten hergestellt werden, da sie umweltfreundlicher wären als feste Materialien. Sie weisen auch darauf hin, dass flüssige piezoelektrische Materialien eine größere Vielfalt an Geräteformen ermöglichen könnten, was weitere Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet.
Mehr Informationen:
Md. Iqbal Hossain et al, Ionic Liquids Exhibit the Piezoelectric Effect, Das Journal of Physical Chemistry Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c00329
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