Une équipe de chercheurs de Chine, les États-Unis et l'Australie ont découvert que l'ajout du samarium, élément des terres rares, aux cristaux piézoélectriques peut considérablement améliorer leurs performances. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur travail et la performance des cristaux altérés lors des tests. Jiří Hlinka avec Fyzikální ústav Akademie Věd České Republiky a publié un article Perspective sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de la revue.

Les dispositifs piézoélectriques ont fait l'actualité ces derniers temps, car les scientifiques ont cherché à savoir s'ils pouvaient être utilisés pour produire de l'électricité à partir de nouvelles sources, comme dans les chaussures lorsque les gens marchent, ou apposés sur les vêtements lorsqu'ils se plient. Ils sont pratiques à utiliser car ils peuvent convertir les oscillations mécaniques en signaux électriques. Ce qui est moins connu, c'est qu'ils sont également utilisés dans des capteurs tels que des outils à ultrasons. Pour qu'un dispositif piézoélectrique fonctionne, il doit avoir un matériau à l'intérieur qui réagit aux vibrations - à ce jour, le meilleur matériau pour le travail a été un cristal d'oxyde de pérovskite appelé PMN-PT. Les scientifiques ont cherché des moyens d'améliorer les performances des dispositifs piézoélectriques en recherchant d'autres matériaux et en recherchant des moyens d'améliorer les performances des cristaux PMN-PT. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont choisi cette dernière approche et affirment avoir trouvé un moyen de doubler ses performances.

Les chercheurs ont découvert que l'ajout de samarium au mélange au fur et à mesure de la croissance du PMN-PT (en utilisant une approche Bridgman modifiée) résultait en une version du cristal PMN-PT qui était considérablement meilleure pour générer une charge électrique. Plus précisement, ils ont découvert qu'il suffisait d'ajouter un seul atome de samarium pour 1000 cristaux parents. Ils notent que les cristaux PMN-PT conventionnels génèrent en moyenne à partir de 1, 200 à 2, 500 pC/N. Le test de la version améliorée a montré qu'elle était capable de produire 3, 400 à 4, 100 pC/N. Les chercheurs ont également découvert que l'ajout de samarium aux cristaux les rendait plus hétérogènes et rendait également les autres propriétés du cristal plus uniformes en général. Et, cela a également permis aux cristaux de grossir, ce qui pourrait entraîner des économies de coûts.

Les chercheurs suggèrent que les capteurs avec des cristaux améliorés auraient une meilleure résolution et plus de sensibilité. Ils seraient aussi plus efficaces.

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