Пьезоэлектрический преобразователь на нитриде алюминия экспресс
Электрический ток в розетке — как вода в трубе под высоким давлением. Чтобы запитать нежный чип, давление нужно снизить, и обычно это делают громоздкие катушки с железными сердечниками. Инженеры из этой работы предлагают заменить их крошечной пластинкой из нитрида алюминия — кристалла, который дрожит с частотой 13,52 миллиона раз в секунду, превращая электричество в механические колебания и обратно.
Пластинка резонирует, как колокольчик после удара: чем дольше она звенит, тем меньше потерь. Учёные измерили добротность 1677 — это значит, что колебания затухают очень медленно, и энергия почти не тратится впустую. Но у такого колокольчика есть ложные обертоны — паразитные колебания, которые портят чистоту сигнала. Чтобы их убрать, вокруг пластинки добавили заземлённое кольцо, как глушитель у барабана, и спектр стал чистым.
Сейчас такие преобразователи уже используют в телефонах и зарядках, но они не могут выдать большую мощность — перегреваются. Новый материал обещает решить эту проблему: он выдерживает высокие температуры и отводит тепло, как металл. В перспективе это позволит делать зарядные устройства размером с монету, которые питают ноутбук или даже электромобиль, не раскаляясь при этом.
Частота 13,52 МГц — это примерно в 600 раз выше, чем самая высокая нота фортепиано. Такие быстрые колебания позволяют передавать энергию очень компактно.
В романе Артура Кларка «Конец детства» инопланетяне используют компактные источники энергии, которые не нагреваются — похоже на мечту о мощных пьезопреобразователях.