Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) совершили прорыв в создании сверхтонких материалов, способных преобразовывать тепловые колебания в электрический ток. Их разработка — пироэлектрическая мембрана из материала PMN-PT толщиной 10 нм — открывает новые возможности для гибкой электроники, носимых устройств, сенсорных видео витрин и систем ночного видения.
Как это работает?
- Основа технологии: Материал PMN-PT (свинцово-магниевый ниобат-свинцовый титанат) генерирует электричество при изменении температуры.
- Метод производства: Мембраны выращиваются на монокристаллической подложке с использованием графена в качестве «антипригарного» слоя, что позволяет легко отделять готовую пленку и использовать подложку повторно.
- Случайное открытие: Ученые обнаружили, что PMN-PT не требует промежуточного слоя для отделения, что упростило процесс и снизило затраты.
Ключевые преимущества
- Миниатюризация: Толщина мембраны — в 1000 раз меньше человеческого волоса.
- Высокая чувствительность: Реагирует на малейшие изменения температуры и излучение в дальнем ИК-диапазоне (8–14 мкм), что критично для ночного видения.
- Без охлаждения: Современные ИК-датчики требуют громоздких систем охлаждения, а PMN-РТ работает при комнатной температуре.
- Гибкость: Мембраны можно интегрировать в гибкие устройства, включая одежду, медицинские датчики или экраны.
Где это применимо?
- Носимые устройства: Датчики для мониторинга температуры тела, стресса или уровня гидратации в реальном времени.
- Робототехника и автономные системы:
Робомобили смогут «видеть» пешеходов и препятствия в полной темноте или густом тумане.
Дроны — ориентироваться в сложных условиях. - Компактное ночное видение: Легкие очки или камеры вместо громоздких приборов.
- Энергоэффективные чипы: Пироэлектрические элементы могут питать IoT-устройства, используя перепады температуры окружающей среды.
- Видео витрины для ритейла: Витрины станут реагировать на движения и менять картинку под обстоятельства
Перспективы
- Органические светодиоды (OLED): Комбинация PMN-PT с OLED может привести к созданию очков ночного видения, которые будут тоньше обычных солнцезащитных.
- Медицина: Имплантируемые датчики для ранней диагностики воспалений или опухолей.
- Космос: Компактные ИК-камеры для спутников и марсоходов.
- Новые технологии: Сенсорная плёнка + ИИ алгоритмы обработки сигналов дают возможность сделать принципиально новые сенсорные панели и экраны
Заключение
Технология MIT стирает границы между макро- и наноустройствами. Уже через 5–7 лет такие мембраны могут стать стандартом в потребительской электронике, медицине и робототехнике, сделав «невидимое» видимым, а громоздкое — миниатюрным. Как отметили авторы: «Это не просто шаг вперед — это прыжок в будущее, где энергия тепла становится источником инноваций».
