Membranas ultrafinas de diamante geram tensão elétrica quando são dobradas

Investigadores da Universidade de Hong Kong demonstraram que membranas ultrafinas e flexíveis de diamante policristalino produzem uma tensão elétrica mensurável quando são dobradas. O resultado, reproduzível, contraria o pressuposto centenário de que o diamante não é piezoelétrico, ou seja, de que não consegue transformar uma deformação mecânica numa resposta elétrica.

A equipa tornou flexível o diamante, normalmente rígido, separando de um substrato membranas com apenas alguns micrómetros de espessura. Em experiências controladas, surgiu tensão elétrica de forma consistente durante flexões repetidas. Os investigadores realizaram testes para detetar interferências ambientais e triboeletricidade, isto é, a carga que pode surgir quando as superfícies se tocam ou roçam, reforçando a evidência de que o sinal provinha da própria membrana. Uma membrana com cerca de 5 micrómetros de espessura gerou aproximadamente 70 milivolts com uma deformação por flexão de 1,4%, enquanto as amostras também mantiveram uma resposta ao longo de mais de 7000 ciclos com uma deformação menor.

Os cálculos sugerem que o efeito resulta da assimetria nas fronteiras entre grãos, onde se encontram os muitos pequenos cristais de diamante da membrana. A flexão altera a distribuição da carga elétrica em torno dessas fronteiras, criando uma diferença de potencial através do material.

A produção elétrica é reduzida, e os diamantes comuns não podem substituir as baterias. O desenvolvimento de dispositivos práticos exigirá mais trabalho em termos de eficiência, fabrico e integração. Ainda assim, a durabilidade, a estabilidade química e a biocompatibilidade do diamante poderão tornar estas membranas úteis para futuros sensores autoalimentados, dispositivos miniaturizados de captação de energia ou dispositivos implantáveis que obtenham sinais ou pequenas quantidades de energia a partir do movimento.