luu, puu ja kvartsi ovat kaikki pietsosähköisiä materiaaleja. Mutta mikä on piezoelectricity ja miten se toimii? Tässä selitämme, mistä tämä merkittävä omaisuus tulee.
Kytkimen väliset sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet
Pietsosähköisyys on ilmiö, joka tarkoittaa, että on kytkentä sähkö-ja mekaanisen tilan materiaalia. Kun pietsosähköisen materiaalin palanen on mekaanisesti epämuodostunut, esim. puristunut, virta virtaa ja lataa sen kasvoja., ja päinvastoin, se muuttaa muotoaan, kun aiheutti sähkökenttää.
ilmiö löydettiin vuonna 1880 Paul-Jacques Curie, ja hänen nuorempi veljensä, Pierre, aviomies tunnettu Marie Curie. Edellä mainittujen materiaalien lisäksi pietsosähköisiä ominaisuuksia näyttäviä materiaaleja on paljon enemmän, kuten sakkaroosia, silkkiä, Rochelle-suolaa, PVDF: ää ja monia keramiikkaa. Miksi kaikki materiaalit eivät esittele tätä kiinteistöä? Syynä tähän on se, että A jotta pietsosähköisyys ilmenee, materiaalin on oltava kiteistä, mutta sillä ei ole symmetriakeskusta. Sehän nähdään pian.,
pietsosähköinen vaikutus on peräisin uudelleenjärjestely net maksut
ilmentymä paineen aiheuttama nykyinen on peräisin uudelleenjärjestely maksut sisällä materiaali. Tasapainossa, kun aineisto on purettu, järjestely maksut sisällä materiaali ristikko on sellainen, että yksikkö solu on varaukseton, Kuva 1 A. Kuitenkin, kun materiaali on mekaanisesti epämuodostunut, siellä on maksu, uudelleenjako yksikön sisällä solun., Tämä uudelleenjako aiheuttaa net maksut kasvot yksikkö solu ja aiheuttaa net dipoli hetki, Kuva 1B ja 1C.
Kuva 1. Kaavamainen kuvaus siitä, miten piezoelectricity toimii. A) tasapainotilassa yksikkösolun lataukset jakautuvat siten, että nettodipolimomenttia ei ole. B) puristettaessa syntyy verkon dipolimomentti pystysuunnassa. C)venytettäessä syntyy vaakasuoraan dipolimomentti.,
kaikkien yksikkösolujen nettomaksuosuuden summa on materiaalin kappaleen sähköinen polarisaatio. Tämä tarkoittaa, että sovellettu mekaaninen voima on aiheuttanut jännitteen materiaalin päälle. Polarisaation tapahtumiseksi ei kuitenkaan saa olla symmetriakeskusta, kuva 2. Kuten jo mainittiin, tämä vaatimus täyttyy vain joillakin materiaaleilla.
Kuva 2. Kaavamainen kuva maksun jakelu yksikkö solu materiaali symmetria center., Sekä tasapainotilassa (A) että mekaanisesti epämuodostuneena (B, C) varausjakauma on sellainen, että nettodipolimomentti ei koskaan synny.
päinvastainen ilmiö, eli jos materiaali muuttuu muoto, kun jännite on sovellettu yli sen kasvot, kutsutaan keskustella pietsosähköinen vaikutus, ja tämä löytyi vasta vuotta myöhemmin, vuonna 1881.
Pietsosähköisyys on laajalti käytetty, ja uusia sovelluksia odottavat nurkan takana
Koska pietsosähköinen vaikutus löydettiin yli sata vuotta sitten, se on levinnyt eri sovelluksia, ja on nyt laajalti käytetty., Alueet ovat ohjaus, esimerkiksi kellot, kaiuttimet tuottavat ääntä, ja microbalances, kuten QCM-ja QCM-D, seurata massan muutoksia. Mutta se ei lopu siihen. Nyt piezoelectricity on ehdolla tulevan kestävän energiahuollon rahoittajaksi. Valo, tuuli ja lämpö ovat olleet jo pitkään ilmeisiä lähteitä, ja pietsosähköisen vaikutuksen ansiosta värinä on nyt lisätty listalle. Yksi tapa käyttää värähtelylähteitä sähköntuotannossa on esimerkiksi ihmisen kineettisen energian talteenotto katu-tai jalkakäytävälaattojen kautta. eli muuntaa askelten energia sähköksi., Näin syntyvää energiaa voitaisiin käyttää esimerkiksi katuvalojen tai muiden pienjännitelaitteiden pyörittämiseen kaupungeissa.
loppuhuomautukset
Pietsosähköisyys on tiettyjen materiaalien ominaisuus, joka saa aikaan sähkövirran mekaanisessa stressissä. Sitä käytetään esimerkiksi taajuusvalvonnassa ja nykyisen sukupolven sovelluksissa.
Lataa teksti pdf alla.
