Membranas ultrafinas de diamante geram tensão elétrica quando dobradas

Pesquisadores da Universidade de Hong Kong demonstraram que membranas ultrafinas e flexíveis feitas de diamante policristalino produzem uma tensão elétrica mensurável quando dobradas. O resultado reproduzível derruba a suposição centenária de que o diamante não é piezoelétrico, ou seja, de que não pode transformar deformação mecânica em uma resposta elétrica.

A equipe tornou flexível o diamante, normalmente rígido, ao separar de um substrato membranas com apenas alguns micrômetros de espessura. Em experimentos controlados, a tensão elétrica surgiu de forma consistente durante flexões repetidas. Os pesquisadores realizaram testes para detectar interferência ambiental e triboeletricidade, a carga que pode surgir quando superfícies se tocam ou se atritam, reforçando as evidências de que o sinal vinha da própria membrana. Uma membrana com cerca de 5 micrômetros de espessura gerou aproximadamente 70 milivolts com uma deformação por flexão de 1,4%, enquanto as amostras também mantiveram a resposta por mais de 7.000 ciclos sob uma deformação menor.

Os cálculos sugerem que o efeito decorre da assimetria nos contornos de grão, onde se encontram os numerosos cristais minúsculos de diamante da membrana. A flexão altera a distribuição de carga elétrica ao redor desses contornos, criando uma diferença de potencial através do material.

A saída elétrica é pequena, e diamantes comuns não podem substituir baterias. Dispositivos práticos exigirão mais trabalho em eficiência, fabricação e integração. Ainda assim, a durabilidade, a estabilidade química e a biocompatibilidade do diamante podem tornar essas membranas úteis para futuros sensores autoalimentados, captadores de energia em miniatura ou dispositivos implantáveis que obtenham sinais ou pequenas quantidades de energia a partir do movimento.