Пьезоэлектрики могут вырабатывать электричество, изгибаясь. Если на поверхности такого полимерного материала разместить наночастицы керамики или провода, этот заряд можно использовать — например, чтобы подпитать носимые гаджеты. Простейший бытовой вариант использования эффекта — пьезозажигалка. Проблема, однако, в том, что такой подход малоэффективен: значительная часть заряда остается внутри и не выходит на поверхность. КПД можно повысить, добавив больше керамики. Но такую конструкцию труднее изгибать. «Представьте камень в воде. Вы можете ударить по поверхности воды, но камню передастся ничтожная часть энергии», — описывает проблему профессор Куин Ван.

Помог бы трехмерный материал, который «выталкивал» бы заряженные частицы на поверхность. Но в поисках подходящей структуры прошло много лет, уверяет Ван. И решение совершенно неожиданно нашлось в хозяйственном магазине: оказалось, что обычная полиуретановая губка обладает достаточной повторяемостью структуры.

В ходе эксперимента керамическую основу совместили с полиуретаном и нагрели так, чтобы губка выгорела. Ее остатки образовали на поверхности керамики трехмерный повторяемый шаблон. Его затем заполнили полимером, получив высокоэффективный пьезоэлектрик. Методика и выводы изложены в статье в журнале Energy and Environmental Science.

«Такой 3D-композит отдает гораздо больше энергии в различных режимах, — уверяет Ван. — Можете гнуть его, растягивать, скручивать. Он также генерирует энергию при нагревании, причем достаточно разницы в несколько градусов».

Ученые подчеркивают, что сжигание губки — весьма грязный процесс, как и керамическая подложка, в которой используется свинец. Такой метод годиться, чтобы проиллюстрировать возможность создания нового материала. Но для коммерческого использования придется придумать что-то более экологически чистое.