Une équipe de recherche de la Michigan State University (MSU) a découvert un liquide qui, selon eux, « défie toute explication théorique simple » car il possède des caractéristiques piézoélectriques.

Alors qu’une grande partie du fluide piézoélectrique putatif reste un mystère, même pour les scientifiques qui l’ont découvert, de tels matériaux pourraient être utilisés pour créer des optiques contrôlées électriquement ou même “un nouveau domaine de la piézohydraulique”. selon MSU professeur Gary Blanchard, l’un des deux auteurs de l’étude [PDF].

La piézoélectricité n’est pas nouvelle. On connaît le phénomène selon lequel certains matériaux libèrent de l’électricité lorsqu’on leur applique une pression depuis environ 1880. Les matériaux piézoélectriques sont également soumis à un effet piézoélectrique inverse, ce qui fait que leurs dimensions changent lorsqu’on leur applique de l’électricité.

Les cristaux de quartz et d’autres matériaux piézoélectriques couramment utilisés, tels que le titanate de zirconate de plomb (PZT) et le titanate de baryum, peuvent être trouvés dans de nombreux produits de consommation. Les montres-bracelets à quartz, les amplificateurs, les transformateurs électriques et même les briquets utilisent ces matériaux.

Mais ils utilisent tous des substances piézoélectriques solides car, du moins jusqu’à la découverte de l’équipe de Blanchard, aucun piézoélectrique liquide n’avait été observé.

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Blanchard et son équipe ont découvert leur liquide piézoélectrique en travaillant avec une paire de sels liquides ioniques qui maintiennent leur état liquide à température ambiante. Blanchard a décrit les matériaux comme visqueux “comme l’huile de moteur ou le sirop d’érable”, dont le meilleur peut être trouvé (de l’avis de cet ancien élève de MSU et journaliste du Michigander) à Mitten State.

Lorsque les matériaux ont été placés dans un cylindre et comprimés avec un piston, les deux ont généré de l’électricité proportionnelle à la force appliquée, ce qui, selon Blanchard, “nous avons été extrêmement surpris”. (On suppose métaphoriquement.) L’équipe a également trouvé un effet dans le liquide qu’ils appellent “gradient de densité de charge libre induit”, qui, selon eux, répond à l’effet piézoélectrique inverse requis des matériaux piézoélectriques.

Avant cette découverte, on croyait que les matériaux piézoélectriques n’étaient que cristallins et manquaient de symétrie d’inversion. Ces cristaux sont hautement ordonnés et, par conséquent, les chercheurs n’ont pas pris la peine de rechercher de tels matériaux parmi les liquides, a déclaré Blanchard.

Pour cette raison, Blanchard et le co-auteur Iqbal Hossain essaient toujours de comprendre comment, exactement, la piézoélectricité peut se produire dans les liquides. Ils tentent également de déterminer si d’autres matériaux peuvent être plus conducteurs, car leurs tests ont abouti à un effet piézoélectrique “d’un ordre de grandeur inférieur à celui du quartz”.

Pour tester le potentiel d’applications pratiques, y compris l’optique, Blanchard et Hossain ont placé leurs liquides dans un récipient en forme de lentille. En lui appliquant de l’électricité, Blanchard a déclaré qu’ils étaient capables de modifier la distance focale de l’objectif.

Au-delà de ces possibilités, le couple a déclaré dans son article que la découverte “nécessitera probablement quelques modifications”. [of current solid-state piezoelectric theory] se rendre compte [these] observations expérimentales”.

Les liquides comme ceux testés par Blanchard et Hossain sont également plus faciles à recycler et plus respectueux de l’environnement que les matériaux piézoélectriques à l’état solide, dont beaucoup contiennent du plomb. Mais ne nous précipitons pas : comme le dit Blanchard, « nous sommes en terrain inconnu ». ®