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Jul 18, 2023

ボフィンズ氏が最初の圧電液体の発見を主張 - The Register

Un gruppo di ricerca della Michigan State University (MSU) ha scoperto un liquido

ミシガン州立大学（MSU）の研究チームは、圧電特性を持つため「単純な理論的説明に反する」液体を発見した。

圧電性の液体とされるこの液体については、発見者さえも多くの謎が残されているが、そのような材料は、電気制御光学系や「圧電油圧学の新分野」の作成にも使用できる可能性があると、MSU 教授の 1 人であるゲイリー・ブランチャード氏は述べている。研究に関する二人の著者[PDF]。

圧電は何も新しいものではありません。 特定の材料に圧力がかかると電気を放出する現象については、1880 年頃から知られています。圧電材料は逆圧電効果も受け、電気が印加されると寸法が変化します。

水晶のほか、チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT) やチタン酸バリウムなどの一般的に使用される圧電材料は、多くの消費者製品に使用されています。 クオーツ腕時計、アンプ、変圧器、さらにはシガーライターなどにもこの素材が使われています。

しかし、少なくともブランチャードのチームが発見するまでは圧電液体は観察されていなかったため、いずれも固体の圧電物質を使用しています。

ブランチャードと彼のチームは、室温で液体状態を保持する一対のイオン液体塩を扱ったときに圧電液体を発見しました。 ブランチャード氏は、材料は「モーターオイルやメープルシロップのような」粘稠なものであると述べた。（この MSU 卒業生とミシガンダー記者の意見によれば）最高のものはミトン州で見つけることができる。

材料をシリンダーに入れてピストンで圧縮すると、両方とも加えられた力に比例して電気が発生しました。ブランチャード氏は、これに「私たちは非常に衝撃を受けた」と述べました。 (比喩的に仮定する人もいます。) 研究チームはまた、液体中に「誘導自由電荷密度勾配」と呼ぶ効果も発見しました。これは圧電材料に必要な逆圧電効果を満たすものだと彼らは述べています。

この発見以前は、圧電材料は結晶のみであり、反転対称性を欠いていると考えられていました。 このような結晶は高度に秩序立っており、その結果、研究者は液体の中からそのような物質をわざわざ探すことはなかった、とブランチャード氏は述べた。

そのため、ブランチャード氏と共著者のイクバル・ホセイン氏は、液体中で圧電現象が正確にどのようにして起こるのかを解明しようと現在も取り組んでいる。 また、実験の結果「石英よりも一桁小さい」圧電効果が得られたことから、他の材料の方が導電性が高いかどうかも調べようとしている。

光学を含む実用的な応用の可能性をテストするために、ブランチャードとホサインは液体をレンズの形をした容器に入れました。 電気でザッピングすることで、レンズの焦点距離を変えることができたとブランチャード氏は述べた。

これらの可能性を超えて、両氏は論文の中で、この発見には「（これらの）実験的観察を説明するために（現在の固体圧電理論の）何らかの修正が必要になる」可能性が高いと述べた。

Blanchard と Hossain がテストしたような液体は、鉛を含む固体圧電材料よりもリサイクルが容易で環境に優しいです。 しかし、先走ってはいけません。ブランチャードが言うように、「私たちは未知の領域にいる」のです。 ®

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