A csont, a fa és a kvarc mind piezoelektromos anyagok. De mi a piezoelektromos energia és hogyan működik? Itt elmagyarázzuk, honnan származik ez a figyelemre méltó tulajdonság.
az elektromos és mechanikai tulajdonságok közötti kapcsolódás
a piezoelektromosság olyan jelenség, amely azt jelenti, hogy az anyag elektromos és mechanikai állapota között van kapcsolat. Amikor egy darab piezoelektromos anyag mechanikusan deformálódik, pl. összenyomódik, egy áram áramlik és feltölti az arcát., és fordítva, deformálódik, ha elektromos mezőre kerül.
a jelenséget 1880-ban fedezte fel Paul-Jacques Curie és öccse, Pierre, A jól ismert Marie Curie férje. A már említett anyagok mellett sokkal több olyan anyag van, amelyek piezoelektromos tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a szacharóz, a selyem, A Rochelle só, a PVDF, valamint sok kerámia. De miért nem minden anyag mutatja ezt a tulajdonságot? Ennek oka az, hogy a A a piezoelektromosság megjelenéséhez az anyagnak kristályosnak kell lennie, de nincs szimmetria központja. Hamarosan meglátjuk.,
a piezoelektromos hatás a nettó töltések átrendeződéséből származik
a nyomás által kiváltott áram megnyilvánulása az anyagon belüli töltések átrendeződéséből származik. Egyensúlyi állapotban, amikor az anyagot kirakodják, az anyagrácson belüli töltések elrendezése olyan, hogy az egységcellát nem töltötték fel, 1 A. ábra azonban, ha az anyag mechanikusan deformálódik, az egységcellán belül töltés-újraelosztás lesz., Ez az újraelosztás nettó töltéseket indukál az egységcella felületén, és nettó dipólus-pillanatot eredményez, 1b. és 1c. ábra.
1.ábra. Vázlatos illusztráció arról, hogyan működik a piezoelektromos energia. A) egyensúlyban az egységcellák töltései oly módon vannak elosztva, hogy nincs nettó dipólus pillanat. B) tömörítéskor függőleges irányban egy nettó dipólus pillanat keletkezik. C) feszítéskor vízszintes irányban nettó dipólus pillanat keletkezik.,
az összes egységcellából származó nettó töltési hozzájárulás összege az anyagdarab elektromos polarizációja lesz. Ez azt jelenti, hogy az alkalmazott mechanikai erő feszültséget váltott ki az anyag felett. Ahhoz azonban, hogy a polarizáció megtörténjen, nem lehet szimmetria központ, 2. ábra. Mint már említettük, ezt a követelményt csak néhány anyag teljesíti.
2.ábra. A szimmetria központú anyag egységcellájában a töltéseloszlás sematikus ábrája., Mind az egyensúlyi állapotban (a), mind a mechanikusan deformált állapotban (B, C) a töltéseloszlás olyan, hogy a nettó dipólus pillanat soha nem merül fel.
az ellenkező jelenséget, azaz amikor az anyag feszültségként változik az arcai felett, converse piezoelektromos hatásnak nevezik, és ezt csak egy évvel később, 1881-ben fedezték fel.
A Piezoelektromosságot széles körben használják, és új alkalmazások várnak a sarkon
mivel a piezoelektromos hatást több mint egy évszázaddal ezelőtt fedezték fel, különböző alkalmazásokra terjedt el, és ma már széles körben használják., A területek közé tartozik a frekvenciavezérlés, például az órák, a hang generálására szolgáló hangszórók, valamint a mikromérlegek, például a QCM és a QCM-D, A tömegváltozások figyelemmel kísérésére. De itt nem áll meg. Most a piezoelectricity a jövőbeli fenntartható energiaellátás támogatója. A fény, a szél és a hő már régóta nyilvánvaló források, és a piezoelektromos hatásnak köszönhetően a rezgés most felkerült a listára. Az egyik módja annak, hogy vibrációs forrásokat használjunk az energiatermeléshez, például az emberi kinetikus energia betakarítása utcai vagy járólapokon keresztül. vagyis a lépések energiáját villamos energiává kell átalakítani., Az így előállított energia felhasználható például utcai lámpák vagy más kisfeszültségű berendezések futtatására a városokban.
a piezoelektromosság bizonyos anyagok tulajdonsága, amelyek mechanikai feszültség esetén elektromos áramot indukálnak. Ezt használják például a frekvenciavezérlésben és az aktuális generációs alkalmazásokban.
töltse le a szöveget pdf formátumban.
