Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gynhyrchu trydan pan fyddant yn destun straen mecanyddol ac i'r gwrthwyneb. Daw'r gair o'r Groeg piezo sy'n golygu pwysau, a thrydan. Fe'i darganfuwyd gyntaf yn 1880, ond mae'r cysyniad wedi bod yn hysbys ers amser maith.
Yr enghraifft fwyaf adnabyddus o piezoelectricity yw cwarts, ond mae llawer o ddeunyddiau eraill hefyd yn arddangos y ffenomen hon. Y defnydd mwyaf cyffredin o piezoelectricity yw cynhyrchu uwchsain.
Yn yr erthygl hon, byddaf yn trafod beth yw piezoelectricity, sut mae'n gweithio, a rhai o gymwysiadau ymarferol niferus y ffenomen anhygoel hon.
Beth yw piezoelectricity?
Trydanedd yw gallu rhai deunyddiau i gynhyrchu gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'n rhyngweithiad electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Gellir defnyddio deunyddiau piezoelectrig i gynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, dyfeisiau electronig, microbalances, gyrru nozzles ultrasonic, a chynulliadau optegol â ffocws ultrafine.
Mae deunyddiau piezoelectrig yn cynnwys crisialau, rhai cerameg, deunydd biolegol fel asgwrn a DNA, a phroteinau. Pan roddir grym ar ddeunydd piezoelectrig, mae'n cynhyrchu gwefr drydanol. Yna gellir defnyddio'r wefr hon i bweru dyfeisiau neu greu foltedd.
Defnyddir deunyddiau piezoelectrig mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys:
• Cynhyrchu a chanfod sain
• Argraffu inkjet piezoelectrig
• Cynhyrchu trydan foltedd uchel
• Generaduron cloc
• Dyfeisiau electronig
• Microbalansau
• Gyrrwch nozzles ultrasonic
• Cydosodiadau optegol hynod fanwl
• Pickups ar gyfer gitarau wedi'u chwyddo'n electronig
• Sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern
• Cynhyrchu gwreichion i danio nwy
• Dyfeisiau coginio a gwresogi
• Tortshis a thanwyr sigaréts.
Beth yw hanes piezoelectricity?
Darganfuwyd pizoelectricity yn 1880 gan ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie. Dyma'r gwefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg a deunydd biolegol, mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r gair 'piezoelectricity' yn deillio o'r gair Groeg piezein, sy'n golygu 'gwasgu' neu 'wasg', ac 'elektron', sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol.
Arweiniodd gwybodaeth gyfunol y Curies o byrodrydaniaeth a dealltwriaeth o strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegi pyro-drydaniaeth a'r gallu i ragfynegi ymddygiad grisial. Dangoswyd hyn yn effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen a halen Rochelle.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Dros y degawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie.
Mae piezoelectrig wedi'i hecsbloetio ar gyfer llawer o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc a dyfeisiau electronig, microbalances, nozzles gyrru ultrasonic, canolbwyntio ultrafine o gynulliadau optegol, a'r ffurfiau y sail sganio microsgopau chwiliwr i ddatrys delweddau ar raddfa atomau.
Mae pizoelectricity hefyd yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a'r effaith pyrodrydanol, lle mae deunydd yn cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd.
Wrth ddatblygu sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf, datblygwyd crisialau piezoelectrig gan Bell Telephone Laboratories. Roedd hyn yn caniatáu i luoedd awyr y Cynghreiriaid gymryd rhan mewn ymosodiadau torfol cydgysylltiedig gan ddefnyddio radio hedfan. Cadwodd datblygiad dyfeisiau a deunyddiau piezoelectrig yn yr Unol Daleithiau gwmnïau yn natblygiad dechreuadau amser rhyfel ym maes diddordebau, gan sicrhau patentau proffidiol ar gyfer deunyddiau newydd.
Gwelodd Japan geisiadau newydd a thwf diwydiant piezoelectrig yr Unol Daleithiau a datblygodd eu rhai eu hunain yn gyflym. Fe wnaethant rannu gwybodaeth yn gyflym a datblygu deunyddiau titanate bariwm ac yn ddiweddarach zirconate titanate plwm gyda phriodweddau penodol ar gyfer cymwysiadau penodol.
Mae pizoelectricity wedi dod yn bell ers ei ddarganfod ym 1880, ac fe'i defnyddir bellach mewn amrywiaeth o gymwysiadau bob dydd. Fe'i defnyddiwyd hefyd i wneud datblygiadau mewn ymchwil deunyddiau, megis adlewyrchyddion parth amser ultrasonic, sy'n anfon pwls ultrasonic trwy ddeunydd i fesur adlewyrchiadau ac anghysondebau i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel a cherrig cast, gan wella diogelwch strwythurol.
Sut Mae Piezoelectricity yn Gweithio
Yn yr adran hon, byddaf yn archwilio sut mae piezoelectricity yn gweithio. Byddaf yn edrych ar groniad gwefr drydanol mewn solidau, y rhyngweithio electromecanyddol llinol, a'r broses gildroadwy sy'n rhan o'r ffenomen hon. Byddaf hefyd yn trafod hanes piezoelectricity a'i gymwysiadau.
Cronni Gwefr Trydan mewn Solidau
Piezoelectricity yw'r wefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Mae’n ymateb i straen mecanyddol cymhwysol, a daw ei enw o’r geiriau Groeg “pieze” (gwasgu neu wasgu) a “ēlektron” (ambr).
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, lle mae cynhyrchu straen mecanyddol mewnol yn deillio o faes trydanol cymhwysol. Mae enghreifftiau o ddeunyddiau sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy yn cynnwys crisialau titanate zirconate plwm.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie piezoelectricity ym 1880. Ers hynny mae wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances a gyrru nozzles ultrasonic ar gyfer canolbwyntio ultrafine o gynulliadau optegol. Mae hefyd yn sail i sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau wedi'u chwyddo'n electronig, a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd wrth gynhyrchu gwreichion i danio nwy, mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a'r effaith pyrodrydanol, lle mae deunydd yn cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd. Astudiwyd hyn gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan René Haüy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Roedd yr arbrofion yn amhendant.
Mae'r olygfa o grisial piezo yn y digolledwr Curie yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol. Cyfunodd y brodyr Pierre a Jacques Curie eu gwybodaeth am pyrodrydaniaeth â dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol, a arweiniodd at ragfynegi pyrodrydaniaeth. Roeddent yn gallu rhagweld ymddygiad y grisial a dangos yr effaith mewn crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd potasiwm sodiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity. Mae disg piezoelectrig yn cynhyrchu foltedd pan gaiff ei ddadffurfio, ac mae'r newid siâp yn cael ei orliwio'n fawr yn arddangosiad y Curies.
Roeddent yn gallu rhagfynegi'r effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb, a chafodd yr effaith groes ei diddwytho'n fathemategol gan Gabriel Lippmann ym 1881. Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith gwrthdro, ac aethant ymlaen i gael prawf meintiol o gildroadwyedd llwyr electro-elasto- anffurfiannau mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig.
Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, ond roedd yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddiad Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt, a ddisgrifiodd y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity ac a ddiffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr trwy ddadansoddi tenor. Dyma oedd cymhwysiad ymarferol dyfeisiau piezoelectrig, a datblygwyd sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr ddatgelydd tanfor ultrasonic.
Roedd y synhwyrydd yn cynnwys a transducer wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd. Trwy allyrru uchel amledd pwls o'r trawsddygiadur a mesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo'r pellter i'r gwrthrych. Defnyddiwyd piezoelectrig ganddynt i wneud sonar yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad a diddordeb dwys mewn dyfeisiau piezoelectrig. Dros y degawdau, archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau, a daeth dyfeisiau piezoelectrig o hyd i gartrefi mewn amrywiaeth o feysydd. Roedd cetris ffonograff ceramig yn symleiddio dyluniad chwaraewyr ac wedi'u gwneud ar gyfer chwaraewyr record rhad a chywir a oedd yn rhatach i'w cynnal ac yn haws eu hadeiladu.
Roedd datblygiad trawsddygiaduron ultrasonic yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau a solidau yn hawdd, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau.
Rhyngweithio Electromechanical Llinol
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gynhyrchu gwefr drydanol pan fyddant yn destun straen mecanyddol. Mae'r gair yn deillio o'r geiriau Groeg πιέζειν (piezein) sy'n golygu "i wasgu neu wasgu" a ἤλεκτρον (ēlektron) sy'n golygu "ambr", a oedd yn ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Darganfuwyd pizoelectricity yn 1880 gan ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie. Mae'n seiliedig ar y rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'r effaith hon yn gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos effaith piezoelectrig gwrthdro, lle mae cynhyrchu straen mecanyddol mewnol yn deillio o faes trydanol cymhwysol. Mae enghreifftiau o ddeunyddiau sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy o'u hanffurfio o'u strwythur statig yn cynnwys crisialau titanate zirconate plwm. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro ac a ddefnyddir wrth gynhyrchu tonnau uwchsain.
Mae pizoelectricity wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, megis:
• Cynhyrchu a chanfod sain
• Argraffu inkjet piezoelectrig
• Cynhyrchu trydan foltedd uchel
• Generadur cloc
• Dyfeisiau electronig
• Microbalansau
• Gyrrwch nozzles ultrasonic
• Cydosodiadau optegol hynod fanwl
• Yn ffurfio sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr i ddatrys delweddau ar raddfa atomau
• Pickups mewn gitarau wedi'u chwyddo'n electronig
• Sbardunau mewn drymiau electronig modern
• Cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi
• Tortshis a thanwyr sigaréts
Mae pizoelectricity hefyd yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd yn yr effaith pyroelectrig, sef deunydd sy'n cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd. Astudiwyd hyn gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan René Haüy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Fodd bynnag, roedd yr arbrofion yn amhendant.
Mae edrych ar grisial piezo yn y digolledwr Curie yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol. Gwaith y brodyr Pierre a Jacques Curie a archwiliodd a diffiniodd y strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity, gan arwain at gyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt. Disgrifiodd hwn y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity a diffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr trwy ddadansoddi tensor, gan arwain at gymhwyso dyfeisiau piezoelectrig yn ymarferol.
Datblygwyd Sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf, pan ddatblygodd Paul Langevin o Ffrainc a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd hwn yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd ar ôl allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur. Trwy fesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo pellter y gwrthrych, gan ddefnyddio piezoelectricity. Creodd llwyddiant y prosiect hwn ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig dros y degawdau, gyda deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn yn cael eu harchwilio a'u datblygu. Canfu dyfeisiau piezoelectrig gartrefi mewn llawer o feysydd, megis cetris ffonograff ceramig, a oedd yn symleiddio dyluniad chwaraewyr ac yn gwneud chwaraewyr record rhatach a mwy cywir, ac yn rhatach ac yn haws i'w hadeiladu a'u cynnal.
Roedd datblygiad trawsddygiaduron ultrasonic yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau a solidau yn hawdd, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau. Mae adlewyrchyddion parth amser uwchsonig yn anfon pwls ultrasonic i mewn i ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau a'r diffyg parhad i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel a cherrig cast, gan wella diogelwch strwythurol. Yn dilyn yr Ail Ryfel Byd, darganfu grwpiau ymchwil annibynnol yn yr Unol Daleithiau, Rwsia a Japan ddosbarth newydd o ddeunyddiau synthetig o'r enw ferroelectrics, a oedd yn arddangos cysonion piezoelectrig lawer gwaith yn uwch na deunyddiau naturiol. Arweiniodd hyn at ymchwil dwys i ddatblygu titanate bariwm, ac yn ddiweddarach titanate zirconate plwm, deunyddiau â phriodweddau penodol ar gyfer cymwysiadau penodol.
Datblygwyd enghraifft arwyddocaol o'r defnydd o grisialau piezoelectrig gan Bell Telephone Laboratories yn dilyn yr Ail Ryfel Byd. Frederick R. Lack, yn gweithio yn yr adran peirianneg teleffoni radio,
Proses Wrthdroadwy
Mae pizoelectricity yn wefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Dyma ymateb y deunyddiau hyn i straen mecanyddol cymhwysol. Daw'r gair 'piezoelectricity' o'r geiriau Groeg 'piezein' sy'n golygu 'gwasgu' neu 'wasg' a 'ēlektron' sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Mae enghreifftiau o ddeunyddiau sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy yn cynnwys crisialau titanate zirconate plwm. Pan fydd strwythur statig y crisialau hyn yn cael ei ddadffurfio, maent yn dychwelyd i'w dimensiwn gwreiddiol, ac i'r gwrthwyneb, pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, maent yn newid eu dimensiwn statig, gan gynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie piezoelectricity yn 1880. Ers hynny mae wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, dyfeisiau electronig, microbalances, gyrru nozzles ultrasonic, a gwasanaethau optegol canolbwyntio ultrafine. Mae hefyd yn sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau chwyddo electronig a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity hefyd yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyrodrydanol, lle mae deunydd yn cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus, Franz Aepinus, a René Haüy yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth am ambr. Sefydlodd Antoine César Becquerel berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol, ond roedd yr arbrofion yn amhendant.
Gall ymwelwyr â’r Amgueddfa Hunterian yn Glasgow weld y Piezo Crystal Curie Compensator, arddangosiad o’r effaith piezoelectrig uniongyrchol gan y brodyr Pierre a Jacques Curie. Arweiniodd cyfuno eu gwybodaeth am byrodrydaniaeth â dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegi pyro-drydaniaeth a'r gallu i ragfynegi ymddygiad grisial. Dangoswyd hyn gydag effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd sodiwm a photasiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan anffurfiedig. Cafodd y newid hwn mewn siâp ei orliwio'n fawr gan y Curies i ragweld yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb. Cafodd yr effaith groes ei didynnu'n fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, ond roedd yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt. Disgrifiodd hwn y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity a diffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad tensor.
Datblygwyd cymhwysiad ymarferol dyfeisiau piezoelectrig, megis sonar, yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd hwn yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd. Trwy allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur a mesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais y tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo pellter y gwrthrych. Defnyddiwyd piezoelectrig ganddynt i wneud y sonar hwn yn llwyddiant. Creodd y prosiect hwn ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig, a thros y degawdau archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn. Dyfeisiau pizoelectric
Beth sy'n Achosi Piezoelectricity?
Yn yr adran hon, byddaf yn archwilio tarddiad piezoelectricity a'r deunyddiau amrywiol sy'n arddangos y ffenomen hon. Byddaf yn edrych ar y gair Groeg 'piezein', y ffynhonnell hynafol o wefr trydan, a'r effaith pyroelectricity. Byddaf hefyd yn trafod darganfyddiadau Pierre a Jacques Curie a datblygiad dyfeisiau piezoelectrig yn yr 20fed ganrif.
Gair Groeg Piezein
Piezoelectricity yw'r casgliad o wefr drydanol mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Mae'n cael ei achosi gan ymateb y deunyddiau hyn i straen mecanyddol cymhwysol. Daw’r gair piezoelectricity o’r gair Groeg piezein, sy’n golygu “i wasgu neu wasgu”, ac “ēlektron”, sy’n golygu “ambr”, ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro ac sy'n cynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu'r ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie piezoelectricity ym 1880. Mae'r effaith piezoelectrig wedi'i hecsbloetio ar gyfer llawer o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances , gyrru nozzles ultrasonic, a chynulliadau optegol canolbwyntio ultrafine. Mae hefyd yn sail i sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau chwyddo electronig a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, sef cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth René Haüy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Roedd yr arbrofion yn amhendant.
Yn yr amgueddfa yn yr Alban, gall ymwelwyr weld digolledwr Curie grisial piezo, arddangosiad o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol gan y brodyr Pierre a Jacques Curie. Arweiniodd cyfuno eu gwybodaeth am byrodrydaniaeth â dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegiad pyro-drydan a'r gallu i ragfynegi ymddygiad y grisial. Dangoswyd hyn gan effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd potasiwm sodiwm tartrate tetrahydrate a chwarts o halen Rochelle yn arddangos piezoelectricity, ac mae disg piezoelectrig yn cynhyrchu foltedd pan gaiff ei ddadffurfio. Mae'r newid hwn mewn siâp yn cael ei orliwio'n fawr yn y gwrthdystiad Curies.
Aeth y Curies ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd llwyr anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt. Disgrifiodd hwn y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity a diffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr trwy ddadansoddi tensor.
Arweiniodd y defnydd ymarferol hwn o piezoelectricity at ddatblygiad sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a elwir yn hydroffon, i ganfod yr adlais a ddychwelwyd ar ôl allyrru pwls amledd uchel. Mesurodd y trawsddygiadur yr amser a gymerodd i glywed adlais tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych i gyfrifo pellter y gwrthrych. Roedd y defnydd o piezoelectrig mewn sonar yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig am ddegawdau.
Archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn, a daeth dyfeisiau piezoelectrig o hyd i gartrefi mewn llawer o feysydd, megis cetris ffonograff ceramig, a oedd yn symleiddio dyluniad y chwaraewr ac yn gwneud chwaraewyr recordiau rhatach, mwy cywir a oedd yn rhatach i'w cynnal ac yn haws. adeiladu. Y datblygiad
Ffynhonnell Hynafol o Werthu Trydan
Piezoelectricity yw'r wefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Mae'n cael ei achosi gan ymateb y deunydd i straen mecanyddol cymhwysol. Daw'r gair 'piezoelectricity' o'r gair Groeg 'piezein', sy'n golygu 'i wasgu neu wasgu', a'r gair 'elektron', sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, mae'r crisialau yn newid eu dimensiwn statig mewn effaith piezoelectrig gwrthdro, gan gynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfuwyd yr effaith piezoelectrig ym 1880 gan y ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie. Mae'n cael ei ecsbloetio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances a nozzles gyrru ultrasonic ar gyfer canolbwyntio ultrafine o gynulliadau optegol. Mae hefyd yn sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau chwyddo electronig a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd wrth gynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, sef cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth René Haüy ac Antoine César Becquerel a osododd berthynas rhwng mecanyddol. straen a gwefr drydanol. Fodd bynnag, roedd eu harbrofion yn amhendant.
Mae'r olygfa o grisial piezo a'r digolledwr Curie yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn dangos yr effaith piezoelectrig uniongyrchol. Gwaith y brodyr Pierre a Jacques Curie a archwiliodd a diffiniodd y strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity, gan arwain at gyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt. Disgrifiodd hwn y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity a diffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr trwy ddadansoddi tensor, gan ganiatáu ar gyfer cymhwyso dyfeisiau piezoelectrig yn ymarferol.
Datblygwyd Sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf gan Paul Langevin o Ffrainc a'i gydweithwyr, a ddatblygodd synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd. Trwy allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur a mesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais y tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo'r pellter i'r gwrthrych. Defnyddiwyd piezoelectrig ganddynt i wneud y sonar hwn yn llwyddiant. Creodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig am ddegawdau.
Pyroelectricity
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'n rhyngweithiad electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'r gair "piezoelectricity" yn deillio o'r gair Groeg piezein, sy'n golygu "i wasgu neu wasgu", a'r gair Groeg "ēlektron", sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Darganfuwyd yr effaith piezoelectrig gan y ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie ym 1880. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Mae enghreifftiau o ddeunyddiau sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy yn cynnwys crisialau titanate zirconate plwm. Pan fydd strwythur statig yn cael ei ddadffurfio, mae'n dychwelyd i'w ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, cynhyrchir yr effaith piezoelectrig gwrthdro, gan arwain at gynhyrchu tonnau uwchsain.
Mae'r effaith piezoelectrig yn cael ei hecsbloetio ar gyfer llawer o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig megis microbalances, nozzles gyrru ultrasonic, a chynulliadau optegol â ffocws ultrafine. Mae hefyd yn sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau wedi'u chwyddo'n electronig, a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, sef cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth René Haüy ac Antoine César Becquerel, a oedd wedi creu perthynas. rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Fodd bynnag, roedd yr arbrofion yn amhendant.
Mae golygfa grisial piezo yn Amgueddfa Digolledwr Curie yn yr Alban yn arddangosiad o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol. Cyfunodd y brodyr Pierre a Jacques Curie eu gwybodaeth am byrodrydaniaeth a’u dealltwriaeth o’r strwythurau crisial gwaelodol i arwain at ddealltwriaeth o pyrodrydaniaeth ac i ragfynegi ymddygiad y grisial. Dangoswyd hyn yn effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Canfuwyd bod potasiwm sodiwm tartrate tetrahydrate a chwarts yn arddangos piezoelectrig, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd wrth ei ddadffurfio. Gorliwiwyd hyn yn fawr gan y Curies i ragweld yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb. Cafodd yr effaith groes ei diddwytho yn fathemategol gan egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Yn y degawdau a ddilynodd, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt.
Bu datblygiad sonar yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig. Yn y degawdau a ddilynodd, archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn. Daeth dyfeisiau piezoelectrig o hyd i gartrefi mewn llawer o feysydd, megis cetris ffonograff ceramig, a oedd yn symleiddio dyluniad y chwaraewr ac yn gwneud chwaraewyr record rhatach, mwy cywir a oedd yn rhatach i'w cynnal ac yn haws eu hadeiladu. Roedd datblygiad trawsddygiaduron ultrasonic yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau a solidau yn hawdd, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau. Mae adlewyrchyddion parth amser uwchsonig yn anfon pwls ultrasonic i mewn i ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau a'r diffyg parhad i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel a cherrig cast, gan wella diogelwch strwythurol.
Yn dilyn yr Ail Ryfel Byd, darganfu grwpiau ymchwil annibynnol yn yr Unol Daleithiau, Rwsia a Japan ddosbarth newydd o ddeunyddiau synthetig o'r enw ferroelectrics, a oedd yn arddangos cysonion piezoelectrig a oedd yn
Deunyddiau piezoelectrig
Yn yr adran hon, byddaf yn trafod y deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig, sef gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Byddaf yn edrych ar grisialau, cerameg, mater biolegol, asgwrn, DNA a phroteinau, a sut maen nhw i gyd yn ymateb i'r effaith piezoelectrig.
crisialau
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r gair piezoelectricity yn deillio o'r geiriau Groeg πιέζειν (piezein) sy'n golygu 'gwasgu' neu 'wasg' a ἤλεκτρον (ēlektron) sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydan. Mae deunyddiau piezoelectrig yn cynnwys crisialau, cerameg, mater biolegol, asgwrn, DNA, a phroteinau.
Rhyngweithiad electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad yw piezoelectricity. Mae'r effaith hon yn wrthdroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Mae enghreifftiau o ddeunyddiau sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy yn cynnwys crisialau titanate zirconate plwm, y gellir eu dadffurfio i'w dimensiwn gwreiddiol neu i'r gwrthwyneb, newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso. Gelwir hyn yn effaith piezoelectrig gwrthdro, ac fe'i defnyddir i gynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie piezoelectricity ym 1880. Mae'r effaith piezoelectrig wedi'i hecsbloetio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectric, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig o'r fath fel microbalances, gyrrwch nozzles ultrasonic, a chynulliadau optegol ffocysu ultrafine. Mae hefyd yn sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir pickups piezoelectrig hefyd mewn gitarau wedi'u chwyddo'n electronig a sbardunau mewn drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd wrth gynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, yn ogystal ag mewn fflachlampau a thanwyr sigaréts. Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, sef cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan René Haüy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng mecanyddol. straen a gwefr drydanol. Roedd arbrofion i brofi'r ddamcaniaeth hon yn amhendant.
Mae'r olygfa o grisial piezo yn y digolledwr Curie yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol. Cyfunodd y brodyr Pierre a Jacques Curie eu gwybodaeth am byrodrydaniaeth â dealltwriaeth o’r strwythurau crisial gwaelodol i arwain at ragfynegi pyrodrydaniaeth. Roeddent yn gallu rhagweld ymddygiad y grisial a dangos yr effaith mewn crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd potasiwm sodiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity. Mae disg piezoelectrig yn cynhyrchu foltedd pan gaiff ei ddadffurfio; mae'r newid siâp yn cael ei orliwio'n fawr yn y gwrthdystiad Curies.
Roeddent hefyd yn gallu rhagfynegi'r effaith piezoelectrig cyferbyniol a diddwytho'n fathemategol yr egwyddorion thermodynamig sylfaenol y tu ôl iddo. Gwnaeth Gabriel Lippmann hyn ym 1881. Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith groes, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd llwyr anffurfiadau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric.
Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, ond roedd yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddiad Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt, a ddisgrifiodd y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity ac a ddiffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad tensor.
Datblygwyd cymhwysiad ymarferol dyfeisiau piezoelectrig mewn sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd hwn yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a elwir yn hydroffon, i ganfod yr adlais a ddychwelwyd ar ôl allyrru pwls amledd uchel. Trwy fesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo'r pellter i'r gwrthrych. Roedd y defnydd hwn o piezoelectrig mewn sonar yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig dros y degawdau.
cerameg
Mae deunyddiau piezoelectrig yn solidau sy'n cronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae piezoelectrig yn deillio o'r geiriau Groeg πιέζειν (piezein) sy'n golygu 'gwasgu' neu 'wasg' a ἤλεκτρον (ēlektron) sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydan. Defnyddir deunyddiau piezoelectrig mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, a chynhyrchu trydan foltedd uchel.
Mae deunyddiau piezoelectrig i'w cael mewn crisialau, cerameg, mater biolegol, asgwrn, DNA, a phroteinau. Cerameg yw'r deunyddiau piezoelectrig mwyaf cyffredin a ddefnyddir mewn cymwysiadau bob dydd. Mae cerameg yn cael eu gwneud o gyfuniad o ocsidau metel, fel titanate zirconate plwm (PZT), sy'n cael eu gwresogi i dymheredd uchel i ffurfio solid. Mae cerameg yn wydn iawn a gallant wrthsefyll tymereddau a phwysau eithafol.
Mae gan serameg piezoelectrig amrywiaeth o ddefnyddiau, gan gynnwys:
• Cynhyrchu gwreichion i danio nwy ar gyfer dyfeisiau coginio a gwresogi, fel fflachlampau a thanwyr sigaréts.
• Cynhyrchu tonnau uwchsain ar gyfer delweddu meddygol.
• Cynhyrchu trydan foltedd uchel ar gyfer generaduron clociau a dyfeisiau electronig.
• Cynhyrchu microbalansau i'w defnyddio mewn pwyso manwl gywir.
• Gyrru nozzles ultrasonic ar gyfer canolbwyntio'n ultrafine o gynulliadau optegol.
• Ffurfio'r sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa atomau.
• Pickups ar gyfer gitarau wedi'u chwyddo'n electronig a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Defnyddir cerameg piezoelectrig mewn ystod eang o gymwysiadau, o electroneg defnyddwyr i ddelweddu meddygol. Maent yn wydn iawn a gallant wrthsefyll tymereddau a phwysau eithafol, gan eu gwneud yn ddelfrydol i'w defnyddio mewn amrywiaeth o ddiwydiannau.
Mater Biolegol
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'n deillio o'r gair Groeg piezein, sy'n golygu 'i wasgu neu wasgu', a 'ēlektron', sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Mae mater biolegol fel asgwrn, DNA, a phroteinau ymhlith y deunyddiau sy'n arddangos piezoelectricity. Mae'r effaith hon yn wrthdroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Mae enghreifftiau o'r deunyddiau hyn yn cynnwys crisialau titanate zirconate plwm, sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, mae'r crisialau yn newid eu dimensiwn statig, gan gynhyrchu tonnau uwchsain trwy'r effaith piezoelectrig gwrthdro.
Darganfuwyd piezoelectricity gan y ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie ym 1880. Ers hynny mae wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, megis:
• Cynhyrchu a chanfod sain
• Argraffu inkjet piezoelectrig
• Cynhyrchu trydan foltedd uchel
• Generadur cloc
• Dyfeisiau electronig
• Microbalansau
• Gyrrwch nozzles ultrasonic
• Cydosodiadau optegol hynod fanwl
• Mae'n sail i ficrosgopau chwiliwr sganio
• Datrys delweddau ar raddfa atomau
• Pickups mewn gitarau wedi'u chwyddo'n electronig
• Sbardunau mewn drymiau electronig modern
Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn eitemau bob dydd fel coginio nwy a dyfeisiau gwresogi, tortshis, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, sef cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif. Gan dynnu ar wybodaeth René Haüy ac Antoine César Becquerel, fe wnaethant greu perthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol, ond bu eu harbrofion yn amhendant.
Mae'r olygfa o grisial piezo yn y Curie Compensator yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol. Cyfunodd y brodyr Pierre a Jacques Curie eu gwybodaeth am byrodrydaniaeth a’u dealltwriaeth o’r strwythurau crisial gwaelodol i arwain at ragfynegi pyrodrydaniaeth ac i ragfynegi ymddygiad y grisial. Dangoswyd hyn gan effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd sodiwm a photasiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan anffurfiedig. Cafodd yr effaith hon ei gorliwio'n fawr gan y Curies i ragweld yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb. Cafodd yr effaith groes ei didynnu'n fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi 'Lehrbuch der Kristallphysik' (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt.
Esgyrn
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae asgwrn yn un deunydd o'r fath sy'n arddangos y ffenomen hon.
Mae asgwrn yn fath o fater biolegol sy'n cynnwys proteinau a mwynau, gan gynnwys colagen, calsiwm a ffosfforws. Dyma'r mwyaf piezoelectrig o'r holl ddeunyddiau biolegol, ac mae'n gallu cynhyrchu foltedd pan fydd yn destun straen mecanyddol.
Mae'r effaith piezoelectrig mewn asgwrn yn ganlyniad i'w strwythur unigryw. Mae'n cynnwys rhwydwaith o ffibrau colagen sydd wedi'u hymgorffori mewn matrics o fwynau. Pan fydd yr asgwrn yn destun straen mecanyddol, mae'r ffibrau colagen yn symud, gan achosi i'r mwynau gael eu polareiddio a chynhyrchu gwefr drydanol.
Mae gan yr effaith piezoelectrig mewn asgwrn nifer o gymwysiadau ymarferol. Fe'i defnyddir mewn delweddu meddygol, megis uwchsain a delweddu pelydr-X, i ganfod toriadau esgyrn ac annormaleddau eraill. Fe'i defnyddir hefyd mewn cymhorthion clyw dargludiad esgyrn, sy'n defnyddio'r effaith piezoelectrig i drosi tonnau sain yn signalau trydanol a anfonir yn uniongyrchol i'r glust fewnol.
Defnyddir yr effaith piezoelectrig mewn asgwrn hefyd mewn mewnblaniadau orthopedig, megis cymalau artiffisial ac aelodau prosthetig. Mae'r mewnblaniadau yn defnyddio'r effaith piezoelectrig i drosi ynni mecanyddol yn ynni trydanol, a ddefnyddir wedyn i bweru'r ddyfais.
Yn ogystal, mae'r effaith piezoelectrig mewn asgwrn yn cael ei archwilio i'w ddefnyddio wrth ddatblygu triniaethau meddygol newydd. Er enghraifft, mae ymchwilwyr yn ymchwilio i'r defnydd o piezoelectricity i ysgogi twf esgyrn ac atgyweirio meinwe difrodi.
Ar y cyfan, mae'r effaith piezoelectrig mewn asgwrn yn ffenomen hynod ddiddorol gydag ystod eang o gymwysiadau ymarferol. Mae'n cael ei ddefnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau meddygol a thechnolegol, ac yn cael ei archwilio i'w ddefnyddio wrth ddatblygu triniaethau newydd.
DNA
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae DNA yn un deunydd o'r fath sy'n arddangos yr effaith hon. Mae DNA yn foleciwl biolegol a geir ym mhob organeb byw ac mae'n cynnwys pedwar bas niwcleotid: adenin (A), guanin (G), cytosin (C), a thymin (T).
Mae DNA yn foleciwl cymhleth y gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu gwefr drydanol pan fydd yn destun straen mecanyddol. Mae hyn oherwydd y ffaith bod moleciwlau DNA yn cynnwys dwy edefyn o niwcleotidau sy'n cael eu dal gyda'i gilydd gan fondiau hydrogen. Pan fydd y bondiau hyn yn cael eu torri, cynhyrchir gwefr drydanol.
Mae effaith piezoelectrig DNA wedi cael ei defnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys:
• Cynhyrchu trydan ar gyfer mewnblaniadau meddygol
• Canfod a mesur grymoedd mecanyddol mewn celloedd
• Datblygu synwyryddion nanoraddfa
• Creu biosynwyryddion ar gyfer dilyniannu DNA
• Cynhyrchu tonnau uwchsain ar gyfer delweddu
Mae effaith piezoelectrig DNA hefyd yn cael ei harchwilio ar gyfer ei ddefnydd posibl wrth ddatblygu deunyddiau newydd, megis nanowires a nanotiwbiau. Gellid defnyddio'r deunyddiau hyn ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys storio ynni a synhwyro.
Mae effaith piezoelectrig DNA wedi'i hastudio'n helaeth a chanfuwyd ei bod yn sensitif iawn i straen mecanyddol. Mae hyn yn ei wneud yn arf gwerthfawr i ymchwilwyr a pheirianwyr sydd am ddatblygu deunyddiau a thechnolegau newydd.
I gloi, mae DNA yn ddeunydd sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig, sef y gallu i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r effaith hon wedi'i defnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys mewnblaniadau meddygol, synwyryddion nanoraddfa, a dilyniannu DNA. Mae hefyd yn cael ei archwilio ar gyfer ei ddefnydd posibl wrth ddatblygu deunyddiau newydd, megis nanowires a nanotiwbiau.
Proteinau
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae deunyddiau piezoelectrig, megis proteinau, crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA, yn arddangos yr effaith hon. Mae proteinau, yn arbennig, yn ddeunydd piezoelectrig unigryw, gan eu bod yn cynnwys strwythur cymhleth o asidau amino y gellir eu dadffurfio i gynhyrchu gwefr drydanol.
Proteinau yw'r math mwyaf helaeth o ddeunydd piezoelectrig, ac maent i'w cael mewn amrywiaeth o ffurfiau. Gellir eu canfod ar ffurf ensymau, hormonau, a gwrthgyrff, yn ogystal ag ar ffurf proteinau strwythurol fel colagen a keratin. Mae proteinau hefyd i'w cael ar ffurf proteinau cyhyrau, sy'n gyfrifol am gyfangiad cyhyrau ac ymlacio.
Mae effaith piezoelectrig proteinau oherwydd y ffaith eu bod yn cynnwys strwythur cymhleth o asidau amino. Pan fydd yr asidau amino hyn yn cael eu dadffurfio, maen nhw'n cynhyrchu gwefr drydanol. Yna gellir defnyddio'r wefr drydan hon i bweru amrywiaeth o ddyfeisiau, megis synwyryddion ac actiwadyddion.
Defnyddir proteinau hefyd mewn amrywiaeth o gymwysiadau meddygol. Er enghraifft, fe'u defnyddir i ganfod presenoldeb proteinau penodol yn y corff, y gellir eu defnyddio i wneud diagnosis o glefydau. Fe'u defnyddir hefyd i ganfod presenoldeb rhai bacteria a firysau, y gellir eu defnyddio i wneud diagnosis o heintiau.
Defnyddir proteinau hefyd mewn amrywiaeth o gymwysiadau diwydiannol. Er enghraifft, fe'u defnyddir i greu synwyryddion ac actiwadyddion ar gyfer amrywiaeth o brosesau diwydiannol. Fe'u defnyddir hefyd i greu deunyddiau y gellir eu defnyddio wrth adeiladu awyrennau a cherbydau eraill.
I gloi, mae proteinau yn ddeunydd piezoelectrig unigryw y gellir ei ddefnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau. Maent yn cynnwys strwythur cymhleth o asidau amino y gellir eu dadffurfio i gynhyrchu gwefr drydanol, ac fe'u defnyddir mewn amrywiaeth o gymwysiadau meddygol a diwydiannol.
Cynaeafu Ynni gyda Piezoelectricity
Yn yr adran hon, byddaf yn trafod sut y gellir defnyddio piezoelectricity i gynaeafu ynni. Byddaf yn edrych ar y gwahanol gymwysiadau o piezoelectrig, o argraffu inc piezoelectrig i eneraduron cloc a microbalances. Byddaf hefyd yn archwilio hanes piezoelectricity, o'i ddarganfod gan Pierre Curie i'w ddefnydd yn yr Ail Ryfel Byd. Yn olaf, byddaf yn trafod cyflwr presennol y diwydiant piezoelectrig a'r potensial ar gyfer twf pellach.
Argraffu inc pizoelectric
Trydanedd yw gallu rhai deunyddiau i gynhyrchu gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r gair 'piezoelectricity' yn deillio o'r geiriau Groeg 'piezein' (i wasgu neu wasgu) ac 'elektron' (ambr), ffynhonnell hynafol o wefr drydanol. Defnyddir deunyddiau piezoelectrig, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA, mewn amrywiaeth o gymwysiadau.
Defnyddir pizoelectricity i gynhyrchu trydan foltedd uchel, fel generadur cloc, mewn dyfeisiau electronig, ac mewn microbalances. Fe'i defnyddir hefyd i yrru nozzles ultrasonic a chynulliadau optegol ffocysu ultrafine. Mae argraffu inkjet piezoelectrig yn gymhwysiad poblogaidd o'r dechnoleg hon. Mae hwn yn fath o argraffu sy'n defnyddio crisialau piezoelectrig i gynhyrchu dirgryniad amledd uchel, a ddefnyddir i daflu defnynnau o inc ar dudalen.
Mae darganfod piezoelectricity yn dyddio'n ôl i 1880, pan ddarganfu'r ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie yr effaith. Ers hynny, mae'r effaith piezoelectrig wedi'i hecsbloetio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol. Defnyddir piezoelectricity mewn eitemau bob dydd fel dyfeisiau coginio a gwresogi nwy, tortshis, tanwyr sigaréts, a pickups mewn gitarau wedi'u chwyddo'n electronig a sbardunau mewn drymiau electronig modern.
Defnyddir pizoelectricity hefyd mewn ymchwil wyddonol. Mae'n sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar raddfa o atomau. Fe'i defnyddir hefyd mewn adlewyrchyddion parth amser ultrasonic, sy'n anfon corbys ultrasonic i mewn i ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau i ganfod diffyg parhad a dod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel bwrw a cherrig.
Mae datblygiad dyfeisiau a deunyddiau piezoelectrig wedi'i ysgogi gan yr angen am well perfformiad a phrosesau gweithgynhyrchu haws. Yn yr Unol Daleithiau, mae datblygu crisialau cwarts ar gyfer defnydd masnachol wedi bod yn ffactor mawr yn nhwf y diwydiant piezoelectrig. Mewn cyferbyniad, mae gweithgynhyrchwyr Japaneaidd wedi gallu rhannu gwybodaeth yn gyflym a datblygu cymwysiadau newydd, gan arwain at dwf cyflym yn y farchnad Japaneaidd.
Mae pizoelectricity wedi chwyldroi'r ffordd yr ydym yn defnyddio ynni, o eitemau bob dydd fel tanwyr i ymchwil wyddonol uwch. Mae’n dechnoleg amlbwrpas sydd wedi ein galluogi i archwilio a datblygu deunyddiau a chymwysiadau newydd, a bydd yn parhau i fod yn rhan bwysig o’n bywydau am flynyddoedd i ddod.
Cynhyrchu Trydan Foltedd Uchel
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau solet i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r gair 'piezoelectricity' yn deillio o'r geiriau Groeg 'piezein' sy'n golygu 'gwasgu' neu 'wasg' a 'ēlektron' sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydanol. Rhyngweithiad electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad yw piezoelectricity.
Mae'r effaith piezoelectrig yn broses gildroadwy; mae deunyddiau sy'n arddangos piezoelectricity hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, ffenomen a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro, a ddefnyddir wrth gynhyrchu tonnau uwchsain.
Defnyddir yr effaith piezoelectrig mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys cynhyrchu trydan foltedd uchel. Defnyddir deunyddiau piezoelectrig wrth gynhyrchu a chanfod sain, mewn argraffu inkjet piezoelectrig, mewn generaduron cloc, mewn dyfeisiau electronig, mewn microbalances, mewn nozzles gyrru ultrasonic, ac mewn gwasanaethau optegol ffocysu ultrafine.
Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn cymwysiadau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, mewn fflachlampau, tanwyr sigaréts, a deunyddiau effaith pyroelectrig, sy'n cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd. Astudiwyd yr effaith hon gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan René Haüy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol, er bod eu harbrofion wedi bod yn amhendant.
Arweiniodd y wybodaeth gyfunol o pyroelectricity a dealltwriaeth o'r strwythurau crisial sylfaenol at ragfynegiad pyroelectricity a'r gallu i ragfynegi ymddygiad grisial. Dangoswyd hyn gan effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd sodiwm potasiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan anffurfiedig. Gorliwiwyd hyn yn fawr yn arddangosiad y Curies o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol.
Aeth y brodyr Pierre a Jacques Curie ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd llwyr anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, ond roedd yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddiad Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt, a ddisgrifiodd y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity ac a ddiffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad tensor.
Dechreuodd y defnydd ymarferol o ddyfeisiadau piezoelectrig gyda datblygiad sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd. Trwy allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur a mesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais y tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo pellter y gwrthrych. Defnyddiwyd piezoelectrig ganddynt i wneud y sonar yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig dros y degawdau dilynol.
Archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn. Canfu dyfeisiau piezoelectrig gartrefi mewn amrywiaeth o feysydd, megis cetris ffonograff ceramig, a oedd yn symleiddio dyluniad y chwaraewr ac yn gwneud chwaraewyr record rhatach, mwy cywir a oedd yn rhatach i'w cynnal ac yn haws eu hadeiladu. Roedd datblygiad trawsddygiaduron ultrasonic yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau a solidau yn hawdd, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau. Mae adlewyrchyddion parth amser uwchsonig yn anfon pwls ultrasonic i mewn i ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau a'r diffyg parhad i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel a cherrig cast, gan wella diogelwch strwythurol.
Gwelodd yr Ail Ryfel Byd grwpiau ymchwil annibynnol yn yr Unol Daleithiau, Rwsia a Japan yn darganfod dosbarth newydd o ddeunyddiau synthetig o'r enw fer
Generadur Cloc
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Defnyddiwyd y ffenomen hon i greu nifer o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys generaduron cloc. Mae generaduron cloc yn ddyfeisiau sy'n defnyddio piezoelectricity i gynhyrchu signalau trydanol gydag amseriad manwl gywir.
Defnyddir generaduron cloc mewn amrywiaeth o gymwysiadau, megis mewn cyfrifiaduron, telathrebu, a systemau modurol. Fe'u defnyddir hefyd mewn dyfeisiau meddygol, fel rheolyddion calon, i sicrhau amseriad cywir signalau trydanol. Defnyddir generaduron cloc hefyd mewn awtomeiddio diwydiannol a roboteg, lle mae amseru manwl gywir yn hanfodol.
Mae'r effaith piezoelectrig yn seiliedig ar y rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'r effaith hon yn wrthdroadwy, sy'n golygu y gall deunyddiau sy'n arddangos piezoelectricity hefyd gynhyrchu straen mecanyddol pan fydd maes trydanol yn cael ei gymhwyso. Gelwir hyn yn effaith piezoelectrig gwrthdro ac fe'i defnyddir i gynhyrchu tonnau uwchsain.
Mae generaduron cloc yn defnyddio'r effaith piezoelectrig gwrthdro hon i gynhyrchu signalau trydanol gydag amseriad manwl gywir. Mae'r deunydd piezoelectrig yn cael ei ddadffurfio gan faes trydan, sy'n achosi iddo ddirgrynu ar amledd penodol. Yna caiff y dirgryniad hwn ei drawsnewid yn signal trydanol, a ddefnyddir i gynhyrchu signal amseru manwl gywir.
Defnyddir generaduron cloc mewn amrywiaeth o gymwysiadau, o ddyfeisiau meddygol i awtomeiddio diwydiannol. Maent yn ddibynadwy, yn gywir, ac yn hawdd eu defnyddio, gan eu gwneud yn ddewis poblogaidd ar gyfer llawer o gymwysiadau. Mae pizoelectricity yn rhan bwysig o dechnoleg fodern, ac mae generaduron cloc yn un o nifer o gymwysiadau'r ffenomen hon.
Dyfeisiau electronig
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau solet i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Defnyddir y ffenomen hon, a elwir yn effaith piezoelectrig, mewn amrywiaeth o ddyfeisiau electronig, o godiadau mewn gitarau wedi'u chwyddo'n electronig i sbardunau mewn drymiau electronig modern.
Mae piezoelectrig yn deillio o'r geiriau Groeg πιέζειν (piezein) sy'n golygu "gwasgu" neu "wasg" a ἤλεκτρον (ēlektron) sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydanol. Mae deunyddiau piezoelectrig yn grisialau, cerameg, a mater biolegol fel asgwrn a phroteinau DNA, sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig.
Mae'r effaith piezoelectrig yn rhyngweithiad electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, ffenomen a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro, a ddefnyddir wrth gynhyrchu tonnau uwchsain.
Mae darganfyddiad piezoelectricity yn cael ei gredydu i'r ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie, a ddangosodd yr effaith piezoelectrig uniongyrchol ym 1880. Arweiniodd eu gwybodaeth gyfunol o pyro-drydaniaeth a dealltwriaeth o'r strwythurau crisial sylfaenol at ragfynegiad o'r effaith pyroelectrig, a'r gallu i ragfynegi dangoswyd ymddygiad grisial gydag effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle.
Mae pizoelectricity wedi'i ddefnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, tortshis, tanwyr sigaréts, a deunyddiau effaith pyrodrydanol sy'n cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd. Astudiwyd hyn gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan René Haüy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Roedd yr arbrofion yn amhendant, fodd bynnag, nes i olygfa grisial piezo yn amgueddfa ddigolledwr Curie yn yr Alban ddangos effaith piezoelectrig uniongyrchol y brodyr Curie.
Defnyddir pizoelectricity mewn amrywiaeth o ddyfeisiau electronig, o pickups mewn gitarau wedi'u chwyddo'n electronig i sbardunau mewn drymiau electronig modern. Fe'i defnyddir hefyd wrth gynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, microbalances, nozzles gyrru ultrasonic, a chynulliadau optegol ffocysu ultrafine. Piezoelectricity hefyd yn sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar y raddfa o atomau.
Microbalansau
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau solet i gronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae piezoelectrig yn deillio o'r geiriau Groeg πιέζειν (piezein), sy'n golygu "gwasgu" neu "wasg", a ἤλεκτρον (ēlektron), sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Defnyddir pizoelectricity mewn amrywiaeth o gymwysiadau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy ar gyfer dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Fe'i defnyddir hefyd wrth gynhyrchu a chanfod sain, ac mewn argraffu inc piezoelectrig.
Defnyddir piezoelectricity hefyd i gynhyrchu trydan foltedd uchel, ac mae'n sail i gynhyrchwyr cloc a dyfeisiau electronig megis microbalances. Defnyddir piezoelectricity hefyd i yrru nozzles ultrasonic a chynulliadau optegol ffocysu ultrafine.
Mae darganfyddiad piezoelectricity yn cael ei gredydu i'r ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie yn 1880. Cyfunodd y brodyr Curie eu gwybodaeth o pyrodrydaniaeth a'u dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol i arwain at y cysyniad o piezoelectricity. Roeddent yn gallu rhagweld ymddygiad y grisial a dangos yr effaith mewn crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle.
Defnyddiwyd yr effaith piezoelectrig ar gyfer cymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain. Roedd datblygiad sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf yn ddatblygiad mawr yn y defnydd o piezoelectrig. Yn dilyn yr Ail Ryfel Byd, darganfu grwpiau ymchwil annibynnol yn yr Unol Daleithiau, Rwsia a Japan ddosbarth newydd o ddeunyddiau synthetig o'r enw ferroelectrics, a oedd yn arddangos cysonion piezoelectrig hyd at ddeg gwaith yn uwch na deunyddiau naturiol.
Arweiniodd hyn at ymchwil a datblygiad dwys o bariwm titanate a deunyddiau titanate zirconate plwm diweddarach, a oedd â phriodweddau penodol ar gyfer cymwysiadau penodol. Datblygwyd enghraifft arwyddocaol o'r defnydd o grisialau piezoelectrig yn Labordai Bell Telephone yn dilyn yr Ail Ryfel Byd.
Datblygodd Frederick R. Lack, yn gweithio yn yr adran peirianneg teleffoni radio, grisial wedi'i dorri a oedd yn gweithredu dros ystod eang o dymheredd. Nid oedd angen ategolion trwm crisialau blaenorol ar grisial diffyg, gan hwyluso ei ddefnydd mewn awyrennau. Roedd y datblygiad hwn yn caniatáu i luoedd awyr y Cynghreiriaid gymryd rhan mewn ymosodiadau torfol cydgysylltiedig gan ddefnyddio radio hedfan.
Cadwodd datblygiad dyfeisiau a deunyddiau piezoelectrig yn yr Unol Daleithiau nifer o gwmnïau mewn busnes, a manteisiwyd yn fasnachol ar ddatblygiad crisialau cwarts. Ers hynny mae deunyddiau piezoelectrig wedi'u defnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys delweddu meddygol, glanhau ultrasonic, a mwy.
Gyrru ffroenell uwchsonig
Piezoelectricity yw'r wefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet megis crisialau, cerameg, a mater biolegol fel asgwrn a DNA. Mae'n ymateb i straen mecanyddol cymhwysol ac mae'n deillio o'r geiriau Groeg 'piezein', sy'n golygu 'gwasgu' neu 'wasg', ac 'elektron', sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Mae'r effaith piezoelectrig yn rhyngweithiad electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Enghraifft o hyn yw crisialau titanate zirconate plwm, sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, mae'r crisialau yn newid eu dimensiwn statig, gan arwain at yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef cynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie piezoelectricity yn 1880 ac ers hynny mae wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain. Mae pizoelectricity hefyd yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy.
Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, sef y deunydd sy'n cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus, Franz Aepinus, a chanol y 18fed ganrif gan dynnu gwybodaeth gan René Haüy ac Antoine César Becquerel a osododd y berthynas rhwng straen mecanyddol a straen mecanyddol. gwefr drydanol. Roedd arbrofion i brofi hyn yn amhendant.
Mae golygfa grisial piezo yn y Curie Compensator yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o effaith piezoelectrig uniongyrchol y brodyr Pierre a Jacques Curie. Arweiniodd cyfuno eu gwybodaeth am byro-drydaniaeth a deall y strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegiad pyro-drydan a chaniatáu iddynt ragfynegi ymddygiad y grisial. Dangoswyd hyn gydag effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd sodiwm a photasiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan anffurfiedig. Gorliwiwyd hyn yn fawr gan y Curies i ragweld yr effaith piezoelectrig i’r gwrthwyneb, a ddiddwythwyd yn fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, ond roedd yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie yn eu gwaith i archwilio a diffinio strwythurau crisial a oedd yn arddangos piezoelectricity. Daeth hyn i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt, a ddisgrifiodd y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity ac a ddiffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr trwy ddadansoddi tensor.
Dechreuodd y defnydd ymarferol o ddyfeisiadau piezoelectrig gyda sonar, a ddatblygwyd yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a elwir yn hydroffon, i ganfod yr adlais a ddychwelwyd ar ôl allyrru pwls amledd uchel. Trwy fesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, gallen nhw gyfrifo pellter y gwrthrych. Roedd y defnydd hwn o piezoelectrig mewn sonar yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig am ddegawdau.
Archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn, a daeth dyfeisiau piezoelectrig o hyd i gartrefi mewn meysydd fel cetris ffonograff ceramig, a oedd yn symleiddio dyluniad y chwaraewr ac yn gwneud chwaraewyr recordiau rhatach, mwy cywir a oedd yn rhatach i'w cynnal ac yn haws eu hadeiladu. . Roedd datblygiad trawsddygiaduron ultrasonic yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau a solidau yn hawdd, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau. Mae adlewyrchyddion parth amser uwchsonig yn anfon pwls ultrasonic trwy ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau a'r diffyg parhad i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel bwrw a cherrig
Cynulliadau Optegol Canolbwyntio Ultrafine
Piezoelectricity yw gallu rhai deunyddiau i gronni gwefr drydanol pan fyddant yn destun straen mecanyddol. Mae'n rhyngweithiad electromecanyddol llinol rhwng cyflwr trydanol a mecanyddol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae piezoelectrig yn broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol.
Defnyddiwyd pizoelectricity mewn amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, a chynhyrchu trydan foltedd uchel. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn argraffu inkjet, generaduron cloc, dyfeisiau electronig, microbalances, gyrru nozzles ultrasonic, a gwasanaethau optegol canolbwyntio ultrafine.
Darganfuwyd pizoelectricity yn 1880 gan ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie. Mae'r effaith piezoelectrig yn cael ei hecsbloetio mewn cymwysiadau defnyddiol, megis cynhyrchu a chanfod sain, a chynhyrchu trydan foltedd uchel. Defnyddir argraffu inkjet piezoelectrig hefyd, yn ogystal â generaduron cloc, dyfeisiau electronig, microbalances, nozzles gyrru ultrasonic, a chynulliadau optegol ffocysu ultrafine.
Mae pizoelectricity wedi dod o hyd i'w ffordd i ddefnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy ar gyfer dyfeisiau coginio a gwresogi, tortshis, tanwyr sigaréts, a deunyddiau effaith pyrodrydanol sy'n cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd. Astudiwyd yr effaith hon gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan René Haüy ac Antoine César Becquerel a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Roedd yr arbrofion yn amhendant.
Mae golygfa grisial piezo yn y Curie Compensator yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o effaith piezoelectrig uniongyrchol y brodyr Pierre a Jacques Curie. Ar y cyd â'u gwybodaeth am pyro-drydaniaeth a'u dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol, fe wnaethant arwain at ragfynegi pyro-drydan a'r gallu i ragfynegi ymddygiad grisial. Dangoswyd hyn yn effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle.
Roedd tetrahydrate tartrate sodiwm a photasiwm, a chwarts a halen Rochelle yn arddangos piezoelectrig, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd wrth ei ddadffurfio, er bod y newid siâp wedi'i orliwio'n fawr. Rhagfynegodd The Curies yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb, a chafodd yr effaith groes ei didynnu'n fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881. Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith gwrthdro, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o gildroadwyedd llwyr electro- anffurfiannau elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig.
Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt. Disgrifiodd hwn y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity a diffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad tensor ar gyfer cymhwyso dyfeisiau piezoelectrig yn ymarferol.
Roedd datblygiad sonar yn brosiect llwyddiannus a greodd ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig. Degawdau yn ddiweddarach, archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn. Canfu dyfeisiau piezoelectrig gartrefi mewn amrywiaeth o feysydd, megis cetris ffonograff ceramig, a oedd yn symleiddio dyluniad chwaraewyr ac yn gwneud chwaraewyr record yn rhatach ac yn haws i'w cynnal a'u hadeiladu. Roedd datblygiad trawsddygiaduron ultrasonic yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau a solidau yn hawdd, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau. Mae adlewyrchyddion parth amser uwchsonig yn anfon pwls ultrasonic i mewn i ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau a'r diffyg parhad i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel a cherrig cast, gan wella diogelwch strwythurol.
Sicrhawyd dechreuadau maes buddiannau piezoelectrig gyda phatentau proffidiol o ddeunyddiau newydd a ddatblygwyd o grisialau cwarts, a gafodd eu hecsbloetio'n fasnachol fel deunydd piezoelectrig. Chwiliodd gwyddonwyr am ddeunyddiau perfformiad uwch, ac er gwaethaf datblygiadau mewn deunyddiau ac aeddfedu prosesau gweithgynhyrchu, ni thyfodd marchnad yr Unol Daleithiau yn gyflym. Mewn cyferbyniad, rhannodd gweithgynhyrchwyr Japan wybodaeth yn gyflym a dioddefodd ceisiadau newydd am dwf yn niwydiant piezoelectrig yr Unol Daleithiau yn wahanol i weithgynhyrchwyr Japaneaidd.
Moduron piezoelectrig
Yn yr adran hon, byddaf yn sôn am sut mae piezoelectrig yn cael ei ddefnyddio mewn technoleg fodern. O sganio microsgopau chwiliwr sy'n gallu datrys delweddau ar raddfa atomau i godiadau ar gyfer gitarau wedi'u chwyddo'n electronig a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern, mae piezoelectricity wedi dod yn rhan annatod o lawer o ddyfeisiau. Byddaf yn archwilio hanes piezoelectricity a sut y mae wedi cael ei ddefnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau.
Ffurfiau Sail Sganio Microsgopau Archwilio
Piezoelectricity yw'r wefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Dyma'r ymateb i straen mecanyddol cymhwysol, a daw'r gair piezoelectricity o'r gair Groeg πιέζειν (piezein) sy'n golygu "gwasgu" neu "wasg" a ἤλεκτρον (ēlektron) sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Mae moduron piezoelectrig yn ddyfeisiadau sy'n defnyddio'r effaith piezoelectrig i gynhyrchu mudiant. Yr effaith hon yw'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Enghreifftiau o ddeunyddiau sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy yw crisialau titanate zirconate plwm.
Mae'r effaith piezoelectrig yn cael ei hecsbloetio mewn cymwysiadau defnyddiol, megis cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances a gyrru nozzles ultrasonic ar gyfer gwasanaethau optegol â ffocws ultrafine. Mae hefyd yn sail i ficrosgopau chwiliwr sganio, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar raddfa atomau.
Darganfuwyd pizoelectricity yn 1880 gan ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie. Gellir gweld yr olygfa o grisial piezo a'r digolledwr Curie yn Amgueddfa Hunterian yn yr Alban, sy'n arddangosiad o effaith piezoelectrig uniongyrchol y brodyr Pierre a Jacques Curie.
Arweiniodd cyfuno eu gwybodaeth am pyro-drydaniaeth a'u dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegi pyrodrydaniaeth, a oedd yn caniatáu iddynt ragfynegi ymddygiad y grisial. Dangoswyd hyn gan effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd sodiwm a photasiwm tartrate tetrahydrate, a chwarts a halen Rochelle yn arddangos piezoelectrig, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan gafodd ei ddadffurfio, er bod y Curies yn gorliwio hyn yn fawr.
Roeddent hefyd yn rhagweld yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb, a didynnwyd hyn yn fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881. Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith groes, ac aethant ymlaen i gael prawf meintiol o gildroadwyedd llwyr electro-elasto- anffurfiannau mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig.
Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddiad Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt, a ddisgrifiodd y dosbarthiadau grisial naturiol a oedd yn gallu piezoelectricity ac a ddiffiniodd y cysonion piezoelectrig a dadansoddi tensor yn drylwyr.
Arweiniodd hyn at gymhwyso dyfeisiau piezoelectrig yn ymarferol, megis sonar, a ddatblygwyd yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd hwn yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd ar ôl allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur. Trwy fesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais y tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo pellter y gwrthrych. Buont yn defnyddio piezoelectrig i wneud y sonar hwn yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb mewn dyfeisiau piezoelectrig am ddegawdau.
Archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn, a daeth dyfeisiau piezoelectrig o hyd i gartrefi mewn llawer o feysydd, megis cetris ffonograff ceramig, a oedd yn symleiddio dyluniad y chwaraewr ac yn gwneud chwaraewyr record rhatach a mwy cywir a oedd yn rhatach i'w cynnal ac yn haws adeiladu. Roedd datblygiad trawsddygiaduron ultrasonic yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau a solidau yn hawdd, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau. Mae adlewyrchyddion parth amser uwchsonig yn anfon pwls ultrasonic i mewn i ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau a'r diffyg parhad i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel a cherrig cast, gan wella diogelwch strwythurol.
Yn ystod yr Ail Ryfel Byd, grwpiau ymchwil annibynnol yn yr Unol Daleithiau
Datrys Delweddau ar Raddfa Atomau
Piezoelectricity yw'r wefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet megis crisialau, cerameg, a mater biolegol fel asgwrn a DNA. Mae'n ymateb i straen mecanyddol cymhwysol ac mae'n deillio o'r gair Groeg 'piezein', sy'n golygu gwasgu neu wasgu. Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng y cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad.
Mae piezoelectrig yn broses gildroadwy, ac mae deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Mae enghreifftiau o hyn yn cynnwys crisialau titanate zirconate plwm, sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, mae crisialau yn newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro ac a ddefnyddir wrth gynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie piezoelectricity ym 1880. Mae'r effaith piezoelectrig wedi'i hecsbloetio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectric, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances a gyrru nozzles ultrasonic. Mae hefyd yn sail i ficrosgopau chwiliwr sganio, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar raddfa atomau.
Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn cymwysiadau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyrodrydanol, sef deunydd sy'n cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif. Gan dynnu ar wybodaeth René Haüy ac Antoine César Becquerel, fe wnaethant greu perthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol, ond bu eu harbrofion yn amhendant.
Gall ymwelwyr â’r Amgueddfa Hunterian yn Glasgow weld digolledwr piezo grisial Curie, arddangosiad o effaith piezoelectrig uniongyrchol y brodyr Pierre a Jacques Curie. Ar y cyd â'u gwybodaeth am byro-drydaniaeth a'u dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol, fe wnaethant arwain at ragfynegiad pyro-drydan a'r gallu i ragfynegi ymddygiad grisial. Dangoswyd hyn gan effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd tetrahydrate tartrate sodiwm a photasiwm, a chwarts a halen Rochelle yn arddangos piezoelectrig, ac mae disg piezoelectrig yn cynhyrchu foltedd pan gaiff ei ddadffurfio, er bod y newid siâp yn cael ei orliwio'n fawr. Roedd y Curies yn gallu rhagweld yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb, a chafodd yr effaith groes ei didynnu'n fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, ond roedd yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt.
Pickups Gitarau a Chwyddwyd yn Electronig
Moduron trydan yw moduron piezoelectrig sy'n defnyddio'r effaith piezoelectrig i drosi ynni trydanol yn ynni mecanyddol. Yr effaith piezoelectrig yw gallu rhai deunyddiau i gynhyrchu gwefr drydanol pan fyddant yn destun straen mecanyddol. Defnyddir moduron piezoelectrig mewn amrywiaeth o gymwysiadau, o bweru dyfeisiau bach fel oriorau a chlociau i bweru peiriannau mwy fel robotiaid ac offer meddygol.
Defnyddir moduron piezoelectrig mewn pickups gitarau wedi'u chwyddo'n electronig. Mae'r codwyr hyn yn defnyddio'r effaith piezoelectrig i drosi dirgryniadau tannau'r gitâr yn signal trydanol. Yna caiff y signal hwn ei chwyddo a'i anfon at fwyhadur, sy'n cynhyrchu sain y gitâr. Defnyddir pickups piezoelectrig hefyd mewn drymiau electronig modern, lle cânt eu defnyddio i ganfod dirgryniadau pennau'r drymiau a'u trosi'n signal trydanol.
Defnyddir moduron piezoelectrig hefyd i sganio microsgopau chwiliwr, sy'n defnyddio'r effaith piezoelectrig i symud stiliwr bach ar draws arwyneb. Mae hyn yn caniatáu i'r microsgop ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir moduron piezoelectrig hefyd mewn argraffwyr inkjet, lle cânt eu defnyddio i symud y pen print yn ôl ac ymlaen ar draws y dudalen.
Defnyddir moduron piezoelectrig mewn amrywiaeth o gymwysiadau eraill, gan gynnwys dyfeisiau meddygol, cydrannau modurol, ac electroneg defnyddwyr. Fe'u defnyddir hefyd mewn cymwysiadau diwydiannol, megis wrth gynhyrchu rhannau manwl gywir ac wrth gydosod cydrannau cymhleth. Defnyddir yr effaith piezoelectrig hefyd wrth gynhyrchu tonnau uwchsain, a ddefnyddir mewn delweddu meddygol ac wrth ganfod diffygion mewn deunyddiau.
Yn gyffredinol, defnyddir moduron piezoelectrig mewn ystod eang o gymwysiadau, o bweru dyfeisiau bach i bweru peiriannau mwy. Fe'u defnyddir mewn pickups gitarau wedi'u chwyddo'n electronig, drymiau electronig modern, microsgopau chwiliwr sganio, argraffwyr inkjet, dyfeisiau meddygol, cydrannau modurol, ac electroneg defnyddwyr. Defnyddir yr effaith piezoelectrig hefyd wrth gynhyrchu tonnau uwchsain ac wrth ganfod diffygion mewn deunyddiau.
Sbardunau Drymiau Electronig Modern
Piezoelectricity yw'r wefr drydanol sy'n cronni mewn rhai deunyddiau solet megis crisialau, cerameg, a mater biolegol fel asgwrn a DNA. Dyma ymateb y deunyddiau hyn i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r gair piezoelectricity yn deillio o'r gair Groeg piezein, sy'n golygu "i wasgu neu wasgu", a'r gair "elektron", sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Mae moduron piezoelectrig yn ddyfeisiadau sy'n defnyddio'r effaith piezoelectrig i gynhyrchu mudiant. Mae'r effaith hon yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Enghraifft o hyn yw crisialau titanate zirconate plwm, sy'n cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, mae'r crisialau yn newid eu dimensiwn statig, gan gynhyrchu tonnau uwchsain.
Defnyddir moduron piezoelectrig mewn amrywiaeth o gymwysiadau bob dydd, megis:
• Cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi
• Tortshis, tanwyr sigaréts, a deunyddiau effaith pyrodrydanol
• Cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd
• Cynhyrchu a chanfod sain
• Argraffu inkjet piezoelectrig
• Cynhyrchu trydan foltedd uchel
• Generadur cloc a dyfeisiau electronig
• Microbalansau
• Gyrrwch ffroenellau uwchsonig a chydosodiadau optegol ffocysu ultrafine
• Mae'n sail i ficrosgopau chwiliwr sganio
• Datrys delweddau ar raddfa atomau
• Pickups gitarau wedi'u chwyddo'n electronig
• Sbardunau drymiau electronig modern.
Modelu Electromecanyddol o Drosglwyddyddion Piezoelectric
Yn yr adran hon, byddaf yn archwilio modelu electromecanyddol trawsddygiaduron piezoelectrig. Byddaf yn edrych ar hanes darganfod piezoelectricity, yr arbrofion a brofodd ei fodolaeth, a datblygiad dyfeisiau a deunyddiau piezoelectrig. Byddaf hefyd yn trafod cyfraniadau'r ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie, Carl Linnaeus a Franz Aepinus, Rene Hauy ac Antoine Cesar Becquerel, Gabriel Lippmann, a Woldemar Voigt.
Ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie
Mae pizoelectricity yn ffenomen electromecanyddol lle mae gwefr drydanol yn cronni mewn rhai deunyddiau solet megis crisialau, cerameg, a mater biolegol fel asgwrn a DNA. Cynhyrchir y tâl hwn mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r gair 'piezoelectricity' yn deillio o'r gair Groeg piezein, sy'n golygu 'i wasgu neu wasgu', ac 'elektron', sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o ryngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau â chymesuredd gwrthdroad. Mae'r effaith hon yn gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, lle mae cynhyrchu straen mecanyddol mewnol yn cael ei gynhyrchu mewn ymateb i faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, mae'r crisialau yn newid eu dimensiwn statig, gan gynhyrchu tonnau uwchsain yn y broses a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro.
Ym 1880, darganfu ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie yr effaith piezoelectrig ac ers hynny mae wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, ac electronig. dyfeisiau megis microbalances a gyrru nozzles ultrasonic ar gyfer gwasanaethau optegol canolbwyntio ultrafine. Mae hefyd yn sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau chwyddo electronig a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity hefyd yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyrodrydanol, lle mae deunydd yn cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth René Hauy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol, er bod eu harbrofion yn amhendant.
Trwy gyfuno eu gwybodaeth am byrodrydaniaeth â dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol, roedd y Curies yn gallu arwain at ragfynegiad pyro-drydan a rhagfynegi ymddygiad crisialau. Dangoswyd hyn yn effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd potasiwm sodiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity. Mae disg piezoelectrig yn cynhyrchu foltedd pan gaiff ei ddadffurfio, er bod hyn yn cael ei orliwio'n fawr yn arddangosiad y Curies. Roeddent hefyd yn gallu rhagweld yr effaith piezoelectrig i’r gwrthwyneb a’i diddwytho’n fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Yn y degawdau a ddilynodd, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi 'Lehrbuch der Kristallphysik' (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt.
Profodd yr arbrofion yn Amhendant
Mae pizoelectricity yn ffenomen electromecanyddol lle mae gwefr drydanol yn cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Dyma'r ymateb i straen mecanyddol cymhwysol, ac mae'r gair 'piezoelectricity' yn deillio o'r geiriau Groeg 'piezein', sy'n golygu 'i wasgu neu wasgu', a 'ēlektron', sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o'r rhyngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'n broses gildroadwy; mae deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro, a ddefnyddir wrth gynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie piezoelectricity ym 1880. Ers hynny mae wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances , gyrru nozzles ultrasonic, a chynulliadau optegol canolbwyntio ultrafine. Mae hefyd yn sail i sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau wedi'u chwyddo'n electronig, a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd wrth gynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, lle mae deunydd yn cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth René Hauy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Roedd yr arbrofion yn amhendant.
Arweiniodd y wybodaeth gyfunol o byrodrydaniaeth a dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegiad pyro-drydan a'r gallu i ragfynegi ymddygiad crisialau. Dangoswyd hyn yn effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd sodiwm potasiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan anffurfiedig. Gorliwiwyd hyn yn fawr yn arddangosiad y Curies o'r effaith piezoelectrig uniongyrchol.
Rhagfynegodd y brodyr Pierre a Jacques Curie yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb, a chafodd yr effaith groes ei didynnu'n fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881. Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith groes, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o'r cyfan. gwrthdroadwyedd anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig.
Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, ond roedd yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt. Disgrifiodd hwn y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity a diffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad tensor. Hwn oedd y cymhwysiad ymarferol cyntaf o drawsddygiaduron piezoelectrig, a datblygwyd sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic.
Carl Linnaeus a Franz Aepinus
Mae pizoelectricity yn ffenomen electromecanyddol lle mae gwefr drydanol yn cronni mewn rhai deunyddiau solet megis crisialau, cerameg, a mater biolegol fel asgwrn a DNA. Cynhyrchir y tâl hwn mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Daw'r gair piezoelectricity o'r geiriau Groeg πιέζειν (piezein) sy'n golygu "i wasgu neu wasgu" a ἤλεκτρον (ēlektron) sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o ryngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'r effaith hon yn wrthdroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, sef y genhedlaeth fewnol o straen mecanyddol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro ac a ddefnyddir wrth gynhyrchu tonnau uwchsain.
Ym 1880, darganfu ffisegwyr Ffrengig Jacques a Pierre Curie yr effaith piezoelectrig ac ers hynny mae wedi cael ei ddefnyddio ar gyfer llawer o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, dyfeisiau electronig, microbalances. , gyrru nozzles ultrasonic, a chynulliadau optegol canolbwyntio ultrafine. Mae hefyd yn sail ar gyfer sganio microsgopau chwiliwr, a ddefnyddir i ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau chwyddo electronig a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Mae pizoelectricity hefyd i'w gael mewn defnyddiau bob dydd, megis cynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, tortshis, tanwyr sigaréts, a'r effaith pyrodrydanol, sef pan fydd deunydd yn cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd. Astudiwyd yr effaith hon gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan René Hauy ac Antoine César Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol, er bod eu harbrofion wedi bod yn amhendant.
Mae golygfa grisial piezo yn y digolledwr Curie yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o effaith piezoelectrig uniongyrchol y brodyr Pierre a Jacques Curie. Arweiniodd cyfuno eu gwybodaeth am byrodrydaniaeth â dealltwriaeth o'r strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegiad pyro-drydan a'r gallu i ragfynegi ymddygiad y grisial. Dangoswyd hyn gan effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd potasiwm sodiwm tartrate tetrahydrate a chwarts o halen Rochelle yn arddangos piezoelectrig, ac mae disg piezoelectrig yn cynhyrchu foltedd pan gaiff ei ddadffurfio, er bod hyn yn cael ei orliwio'n fawr yn arddangosiad y Curies.
Gwnaethpwyd rhagfynegiad o'r effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb a'i ddidyniad mathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881. Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith groes, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn electro-elasto- anffurfiannau mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie, a'i defnyddiodd i archwilio a diffinio strwythurau crisial a oedd yn arddangos piezoelectricity. Daeth hyn i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt, a ddisgrifiodd y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity ac a ddiffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad tensor.
Arweiniodd y defnydd ymarferol hwn o drawsddygiaduron piezoelectrig at ddatblygiad sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd ar ôl allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur. Trwy fesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo pellter y gwrthrych. Defnyddiwyd piezoelectrig ganddynt i wneud y sonar hwn yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad a diddordeb dwys mewn dyfeisiau piezoelectrig.
Rene Hauy ac Antoine Cesar Becquerel
Mae pizoelectricity yn ffenomen electromecanyddol sy'n digwydd pan fydd rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA, yn cronni gwefr drydanol mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae piezoelectricity yn deillio o'r gair Groeg piezein, sy'n golygu 'i wasgu neu wasgu', ac 'elektron', sy'n golygu 'ambr', ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o ryngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'r effaith hon yn wrthdroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos yr effaith piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, neu gynhyrchu straen mecanyddol mewnol sy'n deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, gan arwain at yr effaith piezoelectrig gwrthdro a chynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie yr effaith piezoelectrig ym 1880. Mae'r effaith hon wedi'i hecsbloetio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances, gyrru nozzles ultrasonic, a chynulliadau optegol ffocysu ultrafine. Mae hefyd yn sail i sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa o atomau. Defnyddir piezoelectricity hefyd mewn pickups ar gyfer gitarau wedi'u chwyddo'n electronig, a sbardunau ar gyfer drymiau electronig modern.
Astudiwyd yr effaith piezoelectrig am y tro cyntaf gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan Rene Hauy ac Antoine Cesar Becquerel, a osododd berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Fodd bynnag, roedd yr arbrofion yn amhendant. Wedi'i gyfuno â gwybodaeth am pyroelectricity, a dealltwriaeth o'r strwythurau crisial sylfaenol, arweiniodd hyn at ragfynegiad pyroelectricity, a'r gallu i ragfynegi ymddygiad grisial. Dangoswyd hyn yn effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle. Roedd sodiwm potasiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan anffurfiedig. Cafodd yr effaith hon ei gorliwio'n fawr yn wrthdystiad y Curies yn Amgueddfa'r Alban, a ddangosodd yr effaith piezoelectrig uniongyrchol.
Aeth y brodyr Pierre a Jacques Curie ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd llwyr anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectrig. Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Archwiliodd a diffiniodd y gwaith hwn y strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectrig, gan arwain at gyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith groes, ac aeth ymlaen i ddiddwytho'n fathemategol egwyddorion thermodynamig sylfaenol yr effaith groes. Gwnaethpwyd hyn gan Gabriel Lippmann ym 1881. Yna defnyddiwyd piezoelectricity i ddatblygu sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd hwn yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd. Trwy allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur a mesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais y tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, gallen nhw gyfrifo'r pellter i'r gwrthrych.
Datblygwyd y defnydd o grisialau piezoelectrig ymhellach gan Bell Telephone Laboratories yn dilyn yr Ail Ryfel Byd. Datblygodd Frederick R. Lack, yn gweithio yn yr adran peirianneg teleffoni radio, grisial wedi'i dorri a allai weithredu dros ystod eang o dymheredd. Nid oedd angen ategolion trwm crisialau blaenorol ar grisial diffyg, gan hwyluso ei ddefnydd mewn awyrennau. Roedd y datblygiad hwn yn caniatáu i luoedd awyr y Cynghreiriaid gymryd rhan mewn ymosodiadau torfol cydgysylltiedig, gan ddefnyddio radio hedfan. Cadwodd datblygiad dyfeisiau a deunyddiau piezoelectrig yn yr Unol Daleithiau gwmnïau yn natblygiad dechreuadau amser rhyfel yn y maes, a datblygwyd diddordebau mewn sicrhau patentau proffidiol ar gyfer deunyddiau newydd. Defnyddiwyd crisialau cwarts yn fasnachol fel deunydd piezoelectrig, a bu gwyddonwyr yn chwilio am ddeunyddiau perfformiad uwch. Er gwaethaf datblygiadau mewn deunyddiau ac aeddfedu prosesau gweithgynhyrchu, yr Unol Daleithiau
Gabriel Lippmann
Mae pizoelectricity yn ffenomen electromecanyddol lle mae gwefr drydanol yn cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Mae'n ganlyniad i ryngweithio rhwng cyflyrau mecanyddol a thrydanol mewn deunyddiau â chymesuredd gwrthdroad. Darganfuwyd pizoelectricity gyntaf gan ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie yn 1880.
Mae piezoelectrig wedi'i ddefnyddio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, a chynhyrchu trydan foltedd uchel. Mae piezoelectrig yn deillio o'r geiriau Groeg πιέζειν (piezein) sy'n golygu "i wasgu neu wasgu" a ἤλεκτρον (ēlektron) sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydanol.
Mae'r effaith piezoelectrig yn wrthdroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectrig hefyd yn arddangos yr effaith piezoelectrig gwrthdro, lle mae cynhyrchu straen mecanyddol mewnol yn deillio o gymhwyso maes trydanol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, proses a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro. Gellir defnyddio'r broses hon i gynhyrchu tonnau uwchsain.
Mae'r effaith piezoelectrig wedi'i hastudio ers canol y 18fed ganrif, pan sefydlodd Carl Linnaeus a Franz Aepinus, gan dynnu ar wybodaeth René Hauy ac Antoine César Becquerel, berthynas rhwng straen mecanyddol a gwefr drydanol. Fodd bynnag, roedd yr arbrofion yn amhendant. Nid tan y wybodaeth gyfunol o pyroelectricity a dealltwriaeth o'r strwythurau grisial sylfaenol esgor ar ragfynegiad pyroelectricity yr ymchwilwyr yn gallu rhagweld ymddygiad grisial. Dangoswyd hyn gan effaith crisialau fel tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle.
Ym 1881, fe wnaeth Gabriel Lippmann ddidynnu'n fathemategol egwyddorion thermodynamig sylfaenol yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb. Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric.
Am ddegawdau, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre a Marie Curie. Daeth eu gwaith i archwilio a diffinio'r strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt. Disgrifiodd hwn y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity a diffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gyda dadansoddiad tensor.
Dechreuodd y defnydd ymarferol o ddyfeisiadau piezoelectrig gyda datblygiad sonar yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd hwn yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd. Trwy allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur a mesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, roedden nhw'n gallu cyfrifo'r pellter i'r gwrthrych. Roedd y defnydd hwn o piezoelectrig ar gyfer sonar yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddiddordeb datblygiad dwys mewn dyfeisiau piezoelectrig. Dros y degawdau, archwiliwyd a datblygwyd deunyddiau piezoelectrig newydd a chymwysiadau newydd ar gyfer y deunyddiau hyn. Canfu dyfeisiau piezoelectrig gartrefi mewn amrywiaeth o feysydd, o cetris ffonograff ceramig a oedd yn symleiddio dyluniad chwaraewyr ac yn gwneud chwaraewyr record rhad, cywir yn rhatach i'w cynnal ac yn haws eu hadeiladu, i ddatblygiad trawsddygiaduron ultrasonic a oedd yn caniatáu mesur gludedd ac elastigedd hylifau yn hawdd. a solidau, gan arwain at ddatblygiadau enfawr mewn ymchwil deunyddiau. Mae adlewyrchyddion parth amser uwchsonig yn anfon pwls ultrasonic i mewn i ddeunydd ac yn mesur yr adlewyrchiadau a'r diffyg parhad i ddod o hyd i ddiffygion y tu mewn i wrthrychau metel a cherrig cast, gan wella diogelwch strwythurol.
Yn dilyn yr Ail Ryfel Byd, darganfu grwpiau ymchwil annibynnol yn yr Unol Daleithiau, Rwsia a Japan ddosbarth newydd o ddeunyddiau synthetig o'r enw ferroelectrig a oedd yn arddangos cysonion piezoelectrig hyd at ddeg gwaith yn uwch na deunyddiau naturiol. Arweiniodd hyn at ymchwil dwys i ddatblygu titanate bariwm, ac yn ddiweddarach titanate zirconate plwm, deunyddiau â phriodweddau penodol ar gyfer cymwysiadau penodol. Datblygwyd enghraifft arwyddocaol o'r defnydd o grisialau piezoelectrig
Woldemar Voigt
Mae pizoelectricity yn ffenomen electromecanyddol lle mae gwefr drydanol yn cronni mewn rhai deunyddiau solet, megis crisialau, cerameg, a deunydd biolegol fel asgwrn a DNA. Cynhyrchir y tâl hwn mewn ymateb i straen mecanyddol cymhwysol. Mae'r gair piezoelectricity yn deillio o'r gair Groeg piezein, sy'n golygu "i wasgu neu wasgu", ac "elektron", sy'n golygu "ambr", ffynhonnell hynafol o wefr drydan.
Mae'r effaith piezoelectrig yn deillio o ryngweithio electromecanyddol llinol rhwng cyflwr mecanyddol a thrydanol deunyddiau crisialog gyda chymesuredd gwrthdroad. Mae'r effaith hon yn gildroadwy, sy'n golygu bod deunyddiau sy'n arddangos piezoelectricity hefyd yn arddangos effaith piezoelectrig gwrthdro, lle mae cynhyrchu straen mecanyddol mewnol yn deillio o faes trydanol cymhwysol. Er enghraifft, mae crisialau titanate zirconate plwm yn cynhyrchu piezoelectricity mesuradwy pan fydd eu strwythur statig yn cael ei ddadffurfio o'i ddimensiwn gwreiddiol. I'r gwrthwyneb, gall crisialau newid eu dimensiwn statig pan fydd maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso, ffenomen a elwir yn effaith piezoelectrig gwrthdro, a ddefnyddir wrth gynhyrchu tonnau uwchsain.
Darganfu ffisegwyr Ffrengig Pierre a Jacques Curie piezoelectricity ym 1880. Ers hynny mae'r effaith piezoelectrig wedi'i hecsbloetio ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau defnyddiol, gan gynnwys cynhyrchu a chanfod sain, argraffu inkjet piezoelectrig, cynhyrchu trydan foltedd uchel, generaduron cloc, a dyfeisiau electronig fel microbalances a gyrru nozzles ultrasonic ar gyfer canolbwyntio ultrafine o wasanaethau optegol. Mae hefyd yn sail i sganio microsgopau chwiliwr, a all ddatrys delweddau ar raddfa atomau. Yn ogystal, mae pickups mewn gitarau wedi'u chwyddo'n electronig a sbardunau mewn drymiau electronig modern yn defnyddio'r effaith piezoelectrig.
Mae pizoelectricity hefyd yn dod o hyd i ddefnyddiau bob dydd wrth gynhyrchu gwreichion i danio nwy mewn dyfeisiau coginio a gwresogi, mewn fflachlampau, tanwyr sigaréts, a mwy. Astudiwyd yr effaith pyroelectrig, lle mae deunydd yn cynhyrchu potensial trydan mewn ymateb i newid tymheredd, gan Carl Linnaeus a Franz Aepinus yng nghanol y 18fed ganrif, gan dynnu ar wybodaeth gan Rene Hauy ac Antoine Cesar Becquerel, a osododd berthynas rhwng mecanyddol. straen a gwefr drydanol. Roedd arbrofion i brofi'r berthynas hon yn amhendant.
Mae golygfa grisial piezo yn y digolledwr Curie yn yr Amgueddfa Hunterian yn yr Alban yn arddangosiad o effaith piezoelectrig uniongyrchol y brodyr Pierre a Jacques Curie. Arweiniodd cyfuno eu gwybodaeth am pyro-drydanedd â dealltwriaeth o’r strwythurau crisial gwaelodol at ragfynegi pyro-drydaniaeth, a oedd yn caniatáu iddynt ragfynegi’r ymddygiad grisial a ddangoswyd ganddynt yn effaith crisialau megis tourmaline, cwarts, topaz, siwgr cansen, a halen Rochelle . Roedd sodiwm a photasiwm tartrate tetrahydrate a chwarts hefyd yn arddangos piezoelectricity, a defnyddiwyd disg piezoelectrig i gynhyrchu foltedd pan anffurfiedig. Cafodd y newid hwn mewn siâp ei orliwio'n fawr yn wrthdystiad y Curies, ac aethant ymlaen i ragweld yr effaith piezoelectrig i'r gwrthwyneb. Cafodd yr effaith groes ei didynnu'n fathemategol o egwyddorion thermodynamig sylfaenol gan Gabriel Lippmann ym 1881.
Cadarnhaodd y Curies ar unwaith fodolaeth yr effaith i'r gwrthwyneb, ac aeth ymlaen i gael prawf meintiol o wrthdroadwyedd cyflawn anffurfiannau electro-elasto-mecanyddol mewn crisialau piezoelectric. Yn y degawdau a ddilynodd, parhaodd piezoelectricity yn chwilfrydedd labordy, nes iddo ddod yn arf hanfodol wrth ddarganfod poloniwm a radiwm gan Pierre Marie Curie, a'i defnyddiodd i archwilio a diffinio strwythurau crisial a ddangosodd piezoelectricity. Daeth hyn i ben gyda chyhoeddi Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) gan Woldemar Voigt, a ddisgrifiodd y dosbarthiadau crisial naturiol sy'n gallu piezoelectricity ac a ddiffiniodd y cysonion piezoelectrig yn drylwyr gan ddefnyddio dadansoddiad tensor.
Arweiniodd hyn at gymhwyso dyfeisiau piezoelectrig yn ymarferol, megis sonar, a ddatblygwyd yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Yn Ffrainc, datblygodd Paul Langevin a'i gydweithwyr synhwyrydd llong danfor ultrasonic. Roedd y synhwyrydd hwn yn cynnwys trawsddygiadur wedi'i wneud o grisialau cwarts tenau wedi'u gludo'n ofalus i blatiau dur, a hydroffon i ganfod yr adlais a ddychwelwyd ar ôl allyrru pwls amledd uchel o'r trawsddygiadur. Trwy fesur yr amser mae'n ei gymryd i glywed adlais y tonnau sain yn bownsio oddi ar wrthrych, gallen nhw gyfrifo'r pellter i'r gwrthrych. Fe wnaethant ddefnyddio piezoelectrig i wneud y sonar hwn yn llwyddiant, a chreodd y prosiect ddatblygiad dwys a diddordeb ynddo.
Cysylltiadau pwysig
- Actuators pisoelectrig: Mae actiwadyddion pisoelectrig yn ddyfeisiadau sy'n trosi egni trydanol yn fudiant mecanyddol. Fe'u defnyddir yn gyffredin mewn roboteg, dyfeisiau meddygol, a chymwysiadau eraill lle mae angen rheoli symudiadau manwl gywir.
- Synwyryddion pisoelectrig: Defnyddir synwyryddion pisoelectrig i fesur paramedrau ffisegol megis pwysau, cyflymiad a dirgryniad. Fe'u defnyddir yn aml mewn cymwysiadau diwydiannol a meddygol, yn ogystal ag mewn electroneg defnyddwyr.
- Piezoelectricity in Nature: Mae pizoelectricity yn ffenomen sy'n digwydd yn naturiol mewn rhai deunyddiau, ac fe'i darganfyddir mewn llawer o organebau byw. Fe'i defnyddir gan rai organebau i synhwyro eu hamgylchedd ac i gyfathrebu ag organebau eraill.
Casgliad
Mae piezoelectricity yn ffenomen anhygoel sydd wedi'i ddefnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau, o sonar i cetris ffonograff. Fe'i hastudiwyd ers canol y 1800au, ac fe'i defnyddiwyd yn effeithiol iawn wrth ddatblygu technoleg fodern. Mae'r blogbost hwn wedi archwilio hanes piezoelectricity a sut i'w ddefnyddio, ac wedi amlygu pwysigrwydd y ffenomen hon yn natblygiad technoleg fodern. I'r rhai sydd â diddordeb mewn dysgu mwy am piezoelectricity, mae'r swydd hon yn fan cychwyn gwych.
Joost Nusselder ydw i, sylfaenydd Neaera a marchnatwr cynnwys, dad, ac rydw i wrth fy modd yn rhoi cynnig ar offer newydd gyda gitâr wrth wraidd fy angerdd, ac ynghyd â fy nhîm, rydw i wedi bod yn creu erthyglau blog manwl ers 2020 i helpu darllenwyr ffyddlon gyda recordio ac awgrymiadau gitâr.
