과학자들, 세계 최초 '압전 액체' 발견 First-ever piezoelectric liquids could spark new technologies in optics and hydraulics
* 압전기(壓電氣,Piezoelectricity) 압전 효과
꾸-욱 누르기만 해도 전기가 생긴다
어떤 물질에 압력을 가했을 때 전기적인 변화가 생기는 현상을 말한다
사상 최초 압전 액체
광학 및 유압 분야 새로운 기술 촉발
"아무도 이전에 액체에서 압전 효과 본 적이 없어"
액체에서 발견했다는 사실만으로도 정말 놀라운 일
압전 고체, 환경적인 위험 초래
과학자들은 기계적 힘을 전하로, 또는 그 반대로 바꿀 수 있는 최초의 압전 액체를 발견했다. 이러한 재료의 일반적인 환경 친화적인 특성은 그들이 새로운 전기 제어 광학 및 유압과 같은 표준 압전 화합물 이외의 많은 응용 분야를 발견할 수 있음을 시사한다. 하지만, 그것들이 어떻게 작동하는지, 따라서 그것들이 무엇을 할 수 있는지에 대해서는 많은 것이 알려지지 않은 채로 남아 있다.
압전기는 1880년에 처음 발견되었다. 이 효과는 휴대전화 스피커, 잉크젯 프린터, 초음파 영상, 음파 장비, 압력 센서, 어쿠스틱 기타 픽업 및 디젤 연료 인젝터를 포함한 광범위한 응용 분야를 발견했다.
지금까지 알려진 압전 물질은 모두 고체였다. 이제 과학자들은 처음으로 압전 액체를 발견했다. 그들은 3월 9일 물리 화학 편지 저널 온라인 연구에서 그들의 연구 결과를 자세히 설명했다.
"전기적으로 제어되는 광학은 현재 우리가 알고 있는 것만으로 실현 가능하다."
-Gary Blanchard, 미시간 주립 대학교
연구원들은 이온성 액체로 실험을 했다. 이러한 액체는 비정상적으로 낮은 온도에서 액체인 소금(양전하 양이온과 음전하 음이온으로 구성된 화합물)이다. 이에 비해 식탁용 소금은 약 800ºC에서 녹는다.
"그것들은 종종 상대적으로 점성이 있다. 모터 오일이나 메이플 시럽처럼 생각해 보라."라고 이스트 랜싱에 있는 미시간 주립 대학의 화학 교수인 게리 블랜차드가 말한다.
블랜차드는 연구팀이 액체 상태의 소금(이온성 액체라고도 함)의 기본적인 특성을 더 잘 이해하기 위해 고안된 표준 실험을 수행하고 있었다고 말한다. 연구팀은 두 개의 서로 다른 상온 이온 액체가 피스톤이 실린더 안에서 압착할 때 각각 전기를 발생시킨다는 것을 발견했다. 연구자들이 관찰한 효과의 강도는 가해진 힘에 정비례했다.
블랜차드는 "그것을 보고 우리는 정말 충격을 받았다."라고 말한다. "아무도 이전에 액체에서 압전 효과를 본 적이 없다."
압전 액체는 무엇을 할 수 있나?
블랜차드와 그의 동료들은 이 이온성 액체의 광학적 특성이 전류에 반응하여 극적으로 변할 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 연구원들이 이 액체들을 렌즈 모양의 용기에 넣었을 때, 그들은 전하가 액체들이 얼마나 빛을 굴절시키는지를 변형시켜 "렌즈의 초점 길이를 바꿀" 수 있다는 것을 발견했다.
압전 액체가 어떤 용도로 사용될 수 있는지는 여전히 불확실하다. 최소한 이러한 유체의 변화 가능한 광학적 특성은 "전기적으로 제어되는 광학이 현재 우리가 알고 있는 것을 기반으로 실현 가능하다"고 Blanchard는 말한다.
"액체에서 압전 반응을 찾을 생각은 거의 없다. 따라서 액체에서 발견했다는 사실만으로도 정말 놀라운 일이었다."
-Gary Blanchard, 미시간 주립 대학교
게다가, 많은 압전 고체는 환경적인 위험을 초래할 수 있다. 예를 들어, 가장 일반적으로 사용되는 압전 세라믹, PZT는 납을 포함한다. 대조적으로, 실온의 이온성 액체는 일반적으로 많은 일반적인 압전 물질보다 훨씬 더 재활용 가능하고 환경적으로 무해하다고 연구원들은 말한다.
황기철 콘페이퍼 에디터 국토부 인플루언서
Ki Chul Hwang Conpaper editor influencer
(Source: spectrum.ieee.org/piezoelectric-liquid)
우리 생활 속 ‘압전 효과’ 이야기
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