Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj generi elektron kiam submetita al mekanika streso kaj inverse. La vorto venas de la greka piezo kun la signifo premo, kaj elektro. Ĝi unue estis malkovrita en 1880, sed la koncepto estas konata delonge.
La plej konata ekzemplo de piezoelektro estas kvarco, sed multaj aliaj materialoj ankaŭ elmontras ĉi tiun fenomenon. La plej ofta uzo de piezoelektro estas la produktado de ultrasono.
En ĉi tiu artikolo, mi diskutos, kio estas piezoelektro, kiel ĝi funkcias, kaj iujn el la multaj praktikaj aplikoj de ĉi tiu mirinda fenomeno.
Kio estas piezoelektro?
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj generi elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Ĝi estas linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Piezoelektraj materialoj povas esti uzataj por generi alttensian elektron, horloĝajn generatorojn, elektronikajn aparatojn, mikrobalancojn, veturi ultrasonajn cigaredojn kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn.
Piezoelektraj materialoj inkludas kristalojn, certan ceramikaĵon, biologian materion kiel osto kaj DNA, kaj proteinojn. Kiam forto estas aplikata al piezoelektra materialo, ĝi produktas elektran ŝargon. Ĉi tiu ŝargo tiam povas esti uzata por funkciigi aparatojn aŭ krei tension.
Piezoelektraj materialoj estas uzataj en diversaj aplikoj, inkluzive de:
• Produktado kaj detekto de sono
• Piezoelektra inkjet presado
• Generado de alta tensio elektro
• Horloĝgeneratoroj
• Elektronikaj aparatoj
• Mikrobalancoj
• Veturas ultrasonajn cigaredojn
• Ultrafine fokusaj optikaj asembleoj
• Pikiloj por elektronike plifortigitaj gitaroj
• Ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj
• Produktado de fajreroj por ekbruligi gason
• Kuirado kaj hejtado aparatoj
• Torĉoj kaj fajriloj.
Kio estas la historio de piezoelektro?
Piezoelektro estis malkovrita en 1880 fare de francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie. Ĝi estas la elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel kristaloj, ceramikaĵo kaj biologia materio, en respondo al aplikata mekanika streso. La vorto "piezoelektro" estas derivita de la greka vorto "piezein", kun la signifo "premo" aŭ "premo", kaj "elektron", kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de la linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo.
La kombinita scio de la Curies pri piroelektro kaj kompreno de subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri kristalan konduton. Ĉi tio estis pruvita en la efiko de kristaloj kiel turmalino, kvarco, topazo, kansukero kaj Rochelle-salo.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum la jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie.
Piezoelektro estis ekspluatata por multaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj kaj elektronikaj aparatoj, mikrobalancoj, veturado de ultrasonaj ajutoj, ultrafina fokuso de optikaj asembleoj, kaj la formoj la bazo de skanaj enketmikroskopoj por solvi bildojn je la skalo de atomoj.
Piezoelektro ankaŭ trovas ĉiutagajn uzojn, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj la piroelektra efiko, kie materialo generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo.
La evoluo de sonaro dum XNUMX-a Mondmilito vidis la uzon de piezoelektraj kristaloj evoluigitaj fare de Bell Telephone Laboratories. Tio permesis al Aliancitaj aerarmeoj okupiĝi pri kunordigitaj amasatakoj uzantaj aviadan radion. La evoluo de piezoelektraj aparatoj kaj materialoj en Usono konservis firmaojn en la evoluo de milittempaj komencoj en la kampo de interesoj, certigante enspezigajn patentojn por novaj materialoj.
Japanio vidis la novajn aplikojn kaj kreskon de la usona piezoelektra industrio kaj rapide disvolvis sian propran. Ili kunhavis informojn rapide kaj evoluigis bariotitanaton kaj poste plumbozirkonate titanate materialojn kun specifaj trajtoj por apartaj aplikoj.
Piezoelektro venis longan vojon ekde sia malkovro en 1880, kaj nun estas uzata en diversaj ĉiutagaj aplikoj. Ĝi ankaŭ estis uzata por fari progresojn en esploro pri materialoj, kiel ultrasona tempo-domajna reflektometroj, kiuj sendas ultrasonan pulson tra materialo por mezuri reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj, plibonigante strukturan sekurecon.
Kiel Piezoelektro Funkcias
En ĉi tiu sekcio, mi esploros kiel funkcias piezoelektro. Mi rigardos elektran ŝargan amasiĝon en solidoj, la linearan elektromekanikan interagon kaj la reigeblan procezon, kiuj konsistigas ĉi tiun fenomenon. Mi ankaŭ diskutos la historion de piezoelektro kaj ĝiaj aplikoj.
Elektra Ŝargo-Akumulo en Solidoj
Piezoelektro estas la elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas respondo al aplikata mekanika streso, kaj ĝia nomo venas de la grekaj vortoj "piezein" (premu aŭ premu) kaj "ēlektron" (sukceno).
La piezoelektra efiko rezultas de la linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kie interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝas el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de materialoj kiuj generas mezureblan piezoelektron inkludas plumbozirkonatajn titanajn kristalojn.
Francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie malkovris piezoelektron en 1880. Ĝi poste estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj, kaj elektronikaj aparatoj kiel mikrobalancoj. kaj veturas ultrasonajn cigaredojn por ultrafina fokuso de optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ formas la bazon de skanaj enketmikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn je la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj, kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro trovas ĉiutagajn uzojn en generado de fajreroj por ekbruligi gason, en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj la piroelektra efiko, kie materialo generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo. Tio estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo en la Curie-kompensilo en la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko. La fratoj Pierre kaj Jacques Curie kombinis sian scion pri piroelektro kun kompreno de la subestaj kristalstrukturoj, kiuj kaŭzis la prognozon de piroelektro. Ili povis antaŭdiri la kristalan konduton kaj montris la efikon en kristaloj kiel turmalino, kvarco, topazo, kansukero kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron. Piezoelektra disko generas tension kiam misformite, kaj la formoŝanĝo estas tre troigita en la manifestacio de la Curies.
Ili povis antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon, kaj la inversa efiko estis matematike deduktita fare de Gabriel Lippmann en 1881. La Curies tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto- mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj.
Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, sed ĝi estis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristalfiziko), kiu priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn tra tensoranalizo. Tio estis la praktika apliko de piezoelektraj aparatoj, kaj sonaro estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon.
La detektilo konsistis el a transductor farita el maldikaj kvarckristaloj zorge gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la revenitan eĥon. Per elsendado de alta frekvenco pulso de la transduktilo kaj mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon al la objekto. Ili uzis piezoelektron por igi sonaron sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj. Dum la jardekoj, novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por la materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj, kaj piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en diversaj kampoj. Ceramikaj fonografkartoĉoj simpligis ludantdezajnon kaj direktiĝis al malmultekostaj kaj precizaj diskludantoj kiuj estis pli malmultekostaj por konservi kaj pli facile konstrui.
La evoluo de ultrasonaj transduktiloj permesis facilan mezuradon de viskozeco kaj elasteco de fluidoj kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado.
Lineara Elektromekanika Interago
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj generi elektran ŝargon kiam submetitaj al mekanika streso. La vorto estas derivita de la grekaj vortoj πιέζειν (piezein) kun la signifo "premi aŭ premi" kaj ἤλεκτρον (ēlektron) kun la signifo "sukceno", kio estis antikva fonto de elektra ŝargo.
Piezoelektro estis malkovrita en 1880 fare de francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie. Ĝi baziĝas sur la linia elektromekanika interago inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras inversan piezoelektran efikon, per kio interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝas el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de materialoj kiuj generas mezureblan piezoelektron kiam misformite de sia senmova strukturo inkludas plumbozirkonatajn titanatkristalojn. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, kiu estas konata kiel la inversa piezoelektra efiko kaj estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj.
Piezoelektro estis ekspluatita por gamo da utilaj aplikoj, kiel ekzemple:
• Produktado kaj detekto de sono
• Piezoelektra inkjet presado
• Generado de alta tensio elektro
• Horloĝgeneratoro
• Elektronikaj aparatoj
• Mikrobalancoj
• Veturas ultrasonajn cigaredojn
• Ultrafine fokusaj optikaj asembleoj
• Formas la bazon de skanado de sondaj mikroskopoj por solvi bildojn je la skalo de atomoj
• Preniloj en elektronike plifortigitaj gitaroj
• Ellasiloj en modernaj elektronikaj tamburoj
• Generante fajrerojn por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj
• Torĉoj kaj fajriloj
Piezoelektro ankaŭ trovas ĉiutagajn uzojn en la piroelektra efiko, kio estas materialo kiu generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo. Tio estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo. Tamen, eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
Rigardi piezokristalon en la Curie-kompensilo ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko. Estis la laboro de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie kiuj esploris kaj difinis la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron, kulminante per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristalfiziko). Tio priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn tra tensoranalizo, kondukante al la praktika apliko de piezoelektraj aparatoj.
Sonaro estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito, kiam Paul Langevin de Francio kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submarŝipdetektilon. Ĉi tiu detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon post elsendado de altfrekvenca pulso de la transduktilo. Mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de sonondoj resaltantaj objekto, ili povis kalkuli la distancon de la objekto, uzante piezoelektron. La sukceso de tiu projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj dum la jardekoj, kun novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estantaj esploritaj kaj evoluigitaj. Piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en multaj kampoj, kiel ekzemple ceramikaj fonografkartoĉoj, kiuj simpligis ludantdezajnon kaj faris pli malmultekostajn kaj pli precizajn diskludantojn, kaj pli malmultekostajn kaj pli facile konstrui kaj konservi.
La evoluo de ultrasonaj transduktiloj permesis facilan mezuradon de la viskozeco kaj elasteco de fluidoj kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado. Ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj sendas ultrasonan pulson en materialon kaj mezuras la reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj, plibonigante strukturan sekurecon. Post XNUMX-a Mondmilito, sendependaj esplorgrupoj en Usono, Rusio, kaj Japanio malkovris novan klason de sintezaj materialoj nomitaj ferroelektraj, kiuj elmontris piezoelektrajn konstantojn multajn fojojn pli altajn ol naturaj materialoj. Tio kondukis al intensa esplorado por evoluigi bariotitanaton, kaj poste plumbozirkonattitanato, materialojn kun specifaj trajtoj por specialaj aplikoj.
Signifa ekzemplo de la uzo de piezoelektraj kristaloj estis evoluigita fare de Bell Telephone Laboratories post XNUMX-a Mondmilito. Frederick R. Lack, laborante en la radiotelefona inĝenieristiksekcio,
Reigebla Procezo
Piezoelektro estas elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas la respondo de ĉi tiuj materialoj al aplikata mekanika streso. La vorto "piezoelektro" venas de la grekaj vortoj "piezein" kun la signifo "premo" aŭ "premo" kaj "ēlektron" kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de la linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de materialoj kiuj generas mezureblan piezoelektron inkludas plumbozirkonatajn titanajn kristalojn. Kiam la statika strukturo de tiuj kristaloj estas misformita, ili revenas al sia origina dimensio, kaj male, kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, ili ŝanĝas sian statikan dimension, produktante ultrasonondojn.
Francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie malkovris piezoelektron en 1880. Ĝi poste estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj, elektronikaj aparatoj, mikrobalancoj, stiri ultrasonic cigaredingoj, kaj ultrafine fokusaj optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ formas la bazon por skanado de enketmikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn je la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro ankaŭ trovas ĉiutagajn uzojn, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli. La piroelektra efiko, en kiu materialo generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus, Franz Aepinus, kaj René Haüy en la mid-18-a jarcento, uzante scio pri sukceno. Antoine César Becquerel postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo, sed eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
Vizitantoj de la Hunterian Muzeo en Glasgovo povas rigardi la Piezokristalan Curie-Kompensilon, pruvon de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie. Kombini ilian scion pri piroelektro kun kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri kristalan konduton. Tio estis montrita kun la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natrio kaj kalio tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tiu ŝanĝo en formo estis tre troigita fare de la Kurioj por antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon. La inversa efiko estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, sed ĝi estis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko). Tio priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn uzante tensoranalizon.
La praktika apliko de piezoelektraj aparatoj, kiel ekzemple sonaro, estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. Tiu ĉi detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon. Elsendante altfrekvencan pulson de la transduktilo kaj mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de la sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon de la objekto. Ili uzis piezoelektron por sukcesigi ĉi tiun sonaron. Tiu projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj, kaj dum la jardekoj novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj. Piezoelektraj aparatoj
Kio Kaŭzas Piezoelektron?
En ĉi tiu sekcio, mi esploros la originojn de piezoelektro kaj la diversajn materialojn kiuj elmontras ĉi tiun fenomenon. Mi rigardos la grekan vorton 'piezein', la antikva fonto de elektra ŝargo, kaj la piroelektra efiko. Mi ankaŭ diskutos pri la malkovroj de Pierre kaj Jacques Curie kaj pri la evoluo de piezoelektraj aparatoj en la 20-a jarcento.
Greka Vorto Piezein
Piezoelektro estas la amasiĝo de elektra ŝargo en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas kaŭzita de la respondo de ĉi tiuj materialoj al aplikata mekanika streso. La vorto piezoelektro venas de la greka vorto "piezein", kun la signifo "premi aŭ premi", kaj "ēlektron", kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de la linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, kiu estas konata kiel la inversa piezoelektra efiko kaj estas la produktado de ultrasonaj ondoj.
La francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie malkovris piezoelektron en 1880. La piezoelektra efiko estis ekspluatata por multaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj, kaj elektronikaj aparatoj kiel mikrobalancoj. , Veturas ultrasonajn cigaredojn, kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn. Ĝi ankaŭ formas la bazon de skanaj enketmikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn je la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro trovas ĉiutagajn uzojn, kiel generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli. La piroelektra efiko, kiu estas la generacio de elektra potencialo en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante la konon de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streĉo kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
En la muzeo en Skotlando, vizitantoj povas rigardi piezokristalan Curie-kompensilon, pruvon de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie. Kombini ilian scion pri piroelektro kun kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri la kristalan konduton. Ĉi tio estis pruvita per la efiko de kristaloj kiel turmalino, kvarco, topazo, kansukero kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco de Rochelle-salo elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko generas tension kiam misformite. Tiu ŝanĝo en formo estas tre troigita en la manifestacio de la Curies.
La Curies daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko). Tio priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn tra tensoranalizo.
Tiu praktika apliko de piezoelektro kaŭzis la evoluon de sonaro dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. La detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, nomitaj hidrofono, por detekti la resenditan eĥon post elsendado de altfrekvenca pulso. La transduktilo mezuris la tempon necesan por aŭdi la eĥon de sonondoj resaltantaj objekto por kalkuli la distancon de la objekto. La uzo de piezoelektro en sonaro estis sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj dum jardekoj.
Novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj, kaj piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en multaj kampoj, kiel ekzemple ceramikaj fonografkartoĉoj, kiuj simpligis la ludantdezajnon kaj direktiĝis al pli malmultekostaj, pli precizaj diskludantoj kiuj estis pli malmultekostaj por konservi kaj pli facilaj. konstrui. La evoluo
Antikva Fonto de Elektra Ŝarĝo
Piezoelektro estas la elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas kaŭzita de la respondo de la materialo al aplikata mekanika streso. La vorto "piezoelektro" devenas de la greka vorto "piezein", kiu signifas "premi aŭ premi", kaj la vorto "elektron", kiu signifas "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de la linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, la kristaloj ŝanĝas sian statikan dimension en inversa piezoelektra efiko, produktante ultrasonondojn.
La piezoelektra efiko estis malkovrita en 1880 fare de francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie. Ĝi estas ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj kaj elektronikaj aparatoj kiel mikrobalancoj kaj kondukaj ultrasonaj cigaredoj por ultrafina fokuso de optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ formas la bazon por skanado de enketmikroskopoj, kiuj estas uzitaj por solvi bildojn sur la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro trovas ĉiutagajn uzojn en generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli. La piroelektra efiko, kiu estas la produktado de elektra potencialo en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante la konon de René Haüy kaj Antoine César Becquerel kiuj postulis rilaton inter mekanika. streso kaj elektra ŝargo. Tamen, iliaj eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo kaj la Curie-kompensilo ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando montras la rektan piezoelektran efikon. Estis la laboro de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie kiuj esploris kaj difinis la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron, kulminante per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristalfiziko). Tio priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn tra tensoranalizo, enkalkulante la praktikan aplikon de piezoelektraj aparatoj.
Sonaro estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito fare de Paul Langevin de Francio kaj liaj kunlaborantoj, kiuj evoluigis ultrasonan submarŝipdetektilon. La detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon. Elsendante altfrekvencan pulson de la transduktilo kaj mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de la sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon al la objekto. Ili uzis piezoelektron por sukcesigi ĉi tiun sonaron. La projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj dum jardekoj.
Piroelektro
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Ĝi estas linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. La vorto "piezoelektro" estas derivita de la greka vorto "piezein", kiu signifas "premi aŭ premi", kaj la greka vorto "ēlektron", kiu signifas "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko estis malkovrita fare de francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie en 1880. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de materialoj kiuj generas mezureblan piezoelektron inkludas plumbozirkonatajn titanajn kristalojn. Kiam senmova strukturo estas misformita, ĝi revenas al sia origina dimensio. Male, kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, la inversa piezoelektra efiko estas produktita, rezultigante la produktadon de ultrasonaj ondoj.
La piezoelektra efiko estas ekspluatata por multaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alta tensio elektro, horloĝgeneratoroj, kaj elektronikaj aparatoj kiel ekzemple mikrobalancoj, veturado ultrasona cigaredingo, kaj ultrafine fokusaj optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ estas la bazo por skanado de enketmikroskopoj, kiuj estas uzataj por solvi bildojn laŭ la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj, kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro trovas ĉiutagajn uzojn, kiel generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli. La piroelektra efiko, kiu estas la produktado de elektra potencialo en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante la konon de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton. inter mekanika streĉo kaj elektra ŝargo. Tamen, eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo ĉe la Curie Compensator Museum en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko. La fratoj Pierre kaj Jacques Curie kombinis sian scion pri piroelektro kaj sian komprenon de la subestaj kristalstrukturoj por kaŭzi la komprenon de piroelektro kaj por antaŭdiri la kristalan konduton. Tio estis montrita en la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco estis trovitaj elmontri piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tio estis tre troigita fare de la Kurioj por antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon. La inversa efiko estis matematike deduktita per fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. En la jardekoj kiuj sekvis, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko).
La evoluo de sonaro estis sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj. En la jardekoj kiuj sekvis, novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj. Piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en multaj kampoj, kiel ekzemple ceramikaj fonografkartoĉoj, kiuj simpligis la ludantdezajnon kaj direktiĝis al pli malmultekostaj, pli precizaj diskludantoj kiuj estis pli malmultekostaj por konservi kaj pli facilaj por konstrui. La disvolviĝo de ultrasonaj transduktiloj permesis la facilan mezuradon de viskozeco kaj elasteco de fluidoj kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado. Ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj sendas ultrasonan pulson en materialon kaj mezuras la reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj, plibonigante strukturan sekurecon.
Post XNUMX-a Mondmilito, sendependaj esplorgrupoj en Usono, Rusio, kaj Japanio malkovris novan klason de sintezaj materialoj nomitaj ferroelektraj, kiuj elmontris piezoelektrajn konstantojn kiuj estis
Piezoelektraj Materialoj
En ĉi tiu sekcio, mi diskutos la materialojn kiuj elmontras la piezoelektran efikon, kiu estas la kapablo de certaj materialoj amasigi elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Mi rigardos kristalojn, ceramikaĵon, biologian materion, oston, DNA kaj proteinojn, kaj kiel ili ĉiuj respondas al la piezoelektra efiko.
kristaloj
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. La vorto piezoelektro estas derivita de la grekaj vortoj πιέζειν (piezein) kun la signifo "premo" aŭ "premo" kaj ἤλεκτρον (ēlektron) kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo. Piezoelektraj materialoj inkludas kristalojn, ceramikaĵon, biologian materion, oston, DNA, kaj proteinojn.
Piezoelektro estas linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de materialoj kiuj generas mezureblan piezoelektron inkludas plumbozirkonatajn titanatkristalojn, kiuj povas esti misformitaj al sia origina dimensio aŭ inverse, ŝanĝas sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikita. Ĉi tio estas konata kiel la inversa piezoelektra efiko, kaj estas uzata por produkti ultrasonajn ondojn.
Francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie malkovris piezoelektron en 1880. La piezoelektra efiko estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj, kaj elektronikaj aparatoj tiaj. kiel microbalances, veturas ultrasonic cigaredingoj, kaj ultrafine fokusaj optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ formas la bazon por skanado de enketmikroskopoj, kiuj estas uzitaj por solvi bildojn sur la skalo de atomoj. Piezoelektraj ŝarĝaŭtoj ankaŭ estas uzitaj en elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj en modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro trovas ĉiutagajn uzojn en generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, same kiel en torĉoj kaj cigaredfajriloj. La piroelektra efiko, kiu estas la generacio de elektra potencialo en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika. streso kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj por pruvi tiun teorion estis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo en la Curie-kompensilo ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko. La fratoj Pierre kaj Jacques Curie kombinis sian scion pri piroelektro kun kompreno de la subestaj kristalstrukturoj por kaŭzi la prognozon de piroelektro. Ili povis antaŭdiri la kristalan konduton kaj montris la efikon en kristaloj kiel turmalino, kvarco, topazo, kansukero kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron. Piezoelektra disko generas tension kiam misformite; la formoŝanĝo estas tre troigita en la manifestacio de la Kurioj.
Ili ankaŭ povis antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon kaj matematike dedukti la fundamentajn termodinamikajn principojn malantaŭ ĝi. Gabriel Lippmann faris tion en 1881. La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj.
Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, sed ĝi estis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristalfiziko), kiu priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn uzante tensoranalizon.
La praktika apliko de piezoelektraj aparatoj en sonaro estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. Tiu ĉi detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj zorge gluitaj al ŝtalaj platoj, nomitaj hidrofono, por detekti la resenditan eĥon post elsendado de altfrekvenca pulso. Mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon al la objekto. Tiu uzo de piezoelektro en sonaro estis sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj dum la jardekoj.
ceramiko
Piezoelektraj materialoj estas solidoj kiuj akumulas elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Piezoelektro estas derivita de la grekaj vortoj πιέζειν (piezein) kun la signifo "premo" aŭ "premo" kaj ἤλεκτρον (ēlektron) kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo. Piezoelektraj materialoj estas uzataj en diversaj aplikoj, inkluzive de produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, kaj generado de alttensia elektro.
Piezoelektraj materialoj troviĝas en kristaloj, ceramikaĵo, biologia materio, osto, DNA kaj proteinoj. Ceramiko estas la plej oftaj piezoelektraj materialoj uzataj en ĉiutagaj aplikoj. Ceramikaĵo estas farita el kombinaĵo de metaloksidoj, kiel plumbozirkonattitanato (PZT), kiuj estas varmigitaj al altaj temperaturoj por formi solidon. Ceramiko estas tre daŭra kaj povas elteni ekstremajn temperaturojn kaj premojn.
Piezoelektra ceramikaĵo havas gamon da uzoj, inkluzive de:
• Generado de fajreroj por ekbruligi gason por kuiri kaj hejti aparatojn, kiel ekzemple torĉoj kaj cigaredaj fajriloj.
• Generante ultrasonajn ondojn por medicina bildigo.
• Generante alttensian elektron por horloĝgeneratoroj kaj elektronikaj aparatoj.
• Generante mikrobalancojn por uzo en precizeca pesado.
• Veturado de ultrasonaj cigaredoj por ultrafina fokuso de optikaj asembleoj.
• Formante la bazon por skanado de sondaj mikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn sur la skalo de atomoj.
• Kaptiloj por elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektra ceramikaĵo estas uzita en larĝa gamo de aplikoj, de konsumelektroniko ĝis medicina bildigo. Ili estas tre daŭraj kaj povas elteni ekstremajn temperaturojn kaj premojn, igante ilin idealaj por uzo en diversaj industrioj.
Biologia Materio
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Ĝi estas derivita de la greka vorto "piezein", kun la signifo "premi aŭ premi", kaj "ēlektron", kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
Biologia materio kiel ekzemple osto, DNA, kaj proteinoj estas inter la materialoj kiuj elmontras piezoelektron. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de tiuj materialoj inkludas plumbozirkonatajn titanatkristalojn, kiuj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, la kristaloj ŝanĝas sian senmovan dimension, produktante ultrasonajn ondojn per la inversa piezoelektra efiko.
La eltrovo de piezoelektro estis farita fare de francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie en 1880. Ĝi poste estis ekspluatata por gamo da utilaj aplikoj, kiel ekzemple:
• Produktado kaj detekto de sono
• Piezoelektra inkjet presado
• Generado de alta tensio elektro
• Horloĝgeneratoro
• Elektronikaj aparatoj
• Mikrobalancoj
• Veturas ultrasonajn cigaredojn
• Ultrafine fokusaj optikaj asembleoj
• Formas la bazon de skanaj sondaj mikroskopoj
• Solvu bildojn je la skalo de atomoj
• Preniloj en elektronike plifortigitaj gitaroj
• Ellasiloj en modernaj elektronikaj tamburoj
Piezoelektro ankaŭ estas uzata en ĉiutagaj aĵoj kiel gas-kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajrigiloj, kaj pli. La piroelektra efiko, kiu estas la produktado de elektra potencialo en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento. Bazante sur la kono de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, ili postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo, sed iliaj eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo en la Curie Compensator ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko. La fratoj Pierre kaj Jacques Curie kombinis sian scion pri piroelektro kaj sian komprenon de la subestaj kristalstrukturoj por kaŭzi la prognozon de piroelektro kaj por antaŭdiri la kristalan konduton. Tio estis montrita per la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natrio kaj kalio tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tiu efiko estis tre troigita fare de la Kurioj por antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon. La inversa efiko estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de "Lehrbuch der Kristallphysik" de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko).
osto
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Osto estas unu tia materialo, kiu elmontras ĉi tiun fenomenon.
Osto estas speco de biologia materio, kiu konsistas el proteinoj kaj mineraloj, inkluzive de kolageno, kalcio kaj fosforo. Ĝi estas la plej piezoelektra el ĉiuj biologiaj materialoj, kaj estas kapabla je generado de tensio kiam submetite al mekanika streso.
La piezoelektra efiko en osto estas rezulto de ĝia unika strukturo. Ĝi estas kunmetita de reto de kolagenaj fibroj, kiuj estas enigitaj en matrico de mineraloj. Kiam la osto estas submetita al mekanika streso, la kolagenaj fibroj moviĝas, igante la mineralojn polariĝi kaj generi elektran ŝargon.
La piezoelektra efiko en osto havas kelkajn praktikajn aplikojn. Ĝi estas uzata en medicina bildigo, kiel ultrasono kaj Rentgenfota bildigo, por detekti ostajn frakturojn kaj aliajn anomaliojn. Ĝi ankaŭ estas uzata en ostaj konduktaj aŭdaparatoj, kiuj uzas la piezoelektran efikon por konverti sonondojn en elektrajn signalojn, kiuj estas senditaj rekte al la interna orelo.
La piezoelektra efiko en osto ankaŭ estas uzita en ortopediaj enplantaĵoj, kiel ekzemple artefaritaj artikoj kaj prostezaj membroj. La enplantaĵoj uzas la piezoelektran efikon por konverti mekanikan energion en elektran energion, kiu tiam kutimas funkciigi la aparaton.
Krome, la piezoelektra efiko en osto estas esplorita por uzo en la evoluo de novaj kuracaj traktadoj. Ekzemple, esploristoj esploras la uzon de piezoelektro por stimuli ostan kreskon kaj ripari difektitan histon.
Ĝenerale, la piezoelektra efiko en osto estas fascina fenomeno kun larĝa gamo de praktikaj aplikoj. Ĝi estas uzata en diversaj medicinaj kaj teknologiaj aplikoj, kaj estas esplorita por uzo en la evoluo de novaj traktadoj.
ADN
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. DNA estas unu tia materialo kiu elmontras ĉi tiun efikon. DNA estas biologia molekulo trovita en ĉiuj vivantaj organismoj kaj estas kunmetita de kvar nukleotidbazoj: adenino (A), guanino (G), citozino (C), kaj timino (T).
DNA estas kompleksa molekulo kiu povas esti uzata por generi elektran ŝargon kiam submetita al mekanika streso. Ĉi tio estas pro la fakto, ke DNA-molekuloj estas kunmetitaj de du fadenoj de nukleotidoj, kiuj estas tenitaj kune per hidrogenaj ligoj. Kiam ĉi tiuj ligoj estas rompitaj, elektra ŝargo estas generita.
La piezoelektra efiko de DNA estis uzita en gamo da aplikoj, inkluzive de:
• Generado de elektro por medicinaj enplantaĵoj
• Detekti kaj mezuri mekanikajn fortojn en ĉeloj
• Disvolvante nanoskalajn sensilojn
• Krei biosensilojn por DNA-sekvencado
• Generante ultrasonajn ondojn por bildigo
La piezoelektra efiko de DNA ankaŭ estas esplorita por sia ebla uzo en la evoluo de novaj materialoj, kiel ekzemple nanodratoj kaj nanotuboj. Ĉi tiuj materialoj povus esti uzataj por diversaj aplikoj, inkluzive de energistokado kaj sentado.
La piezoelektra efiko de DNA estis studita grandskale kaj estis trovita esti tre sentema al mekanika streso. Ĉi tio faras ĝin valora ilo por esploristoj kaj inĝenieroj, kiuj serĉas evoluigi novajn materialojn kaj teknologiojn.
En konkludo, DNA estas materialo kiu elmontras la piezoelektran efikon, kio estas la kapablo amasigi elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Ĉi tiu efiko estis uzata en diversaj aplikoj, inkluzive de medicinaj enplantaĵoj, nanoskalaj sensiloj kaj DNA-sekvencado. Ĝi ankaŭ estas esplorita por sia ebla uzo en la evoluo de novaj materialoj, kiel ekzemple nanodratoj kaj nanotuboj.
Proteinoj
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Piezoelektraj materialoj, kiel ekzemple proteinoj, kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA, elmontras tiun efikon. Proteinoj, precipe, estas unika piezoelektra materialo, ĉar ili estas kunmetitaj de kompleksa strukturo de aminoacidoj kiuj povas esti misformitaj por generi elektran ŝargon.
Proteinoj estas la plej abunda speco de piezoelektra materialo, kaj ili troviĝas en diversaj formoj. Ili povas esti trovitaj en formo de enzimoj, hormonoj kaj antikorpoj, same kiel en formo de strukturaj proteinoj kiel kolageno kaj keratino. Proteinoj ankaŭ troviĝas en formo de muskolaj proteinoj, kiuj respondecas pri muskola kuntiriĝo kaj malstreĉiĝo.
La piezoelektra efiko de proteinoj ŝuldiĝas al la fakto, ke ili estas kunmetitaj de kompleksa strukturo de aminoacidoj. Kiam ĉi tiuj aminoacidoj estas misformitaj, ili generas elektran ŝargon. Tiu elektra ŝargo tiam povas esti uzita por funkciigi diversajn aparatojn, kiel ekzemple sensiloj kaj aktuarioj.
Proteinoj ankaŭ estas uzataj en diversaj medicinaj aplikoj. Ekzemple, ili estas uzataj por detekti la ĉeeston de iuj proteinoj en la korpo, kiuj povas esti uzataj por diagnozi malsanojn. Ili ankaŭ estas uzataj por detekti la ĉeeston de iuj bakterioj kaj virusoj, kiuj povas esti uzataj por diagnozi infektojn.
Proteinoj ankaŭ estas uzataj en diversaj industriaj aplikoj. Ekzemple, ili estas uzataj por krei sensilojn kaj aktuariojn por diversaj industriaj procezoj. Ili ankaŭ estas uzataj por krei materialojn, kiuj povas esti uzataj en la konstruado de aviadiloj kaj aliaj veturiloj.
Konklude, proteinoj estas unika piezoelektra materialo, kiu povas esti uzata en diversaj aplikoj. Ili estas kunmetitaj de kompleksa strukturo de aminoacidoj kiuj povas esti misformitaj por generi elektran ŝargon, kaj ili estas uzataj en diversaj medicinaj kaj industriaj aplikoj.
Energia Rikoltado kun Piezoelektro
En ĉi tiu sekcio, mi diskutos kiel piezoelektro povas esti uzata por rikolti energion. Mi rigardos la diversajn aplikojn de piezoelektro, de piezoelektra inkŝpruca presado ĝis horloĝgeneratoroj kaj mikrobalancoj. Mi ankaŭ esploros la historion de piezoelektro, de ĝia malkovro de Pierre Curie ĝis ĝia uzo en la Dua Mondmilito. Fine, mi diskutos la nunan staton de la piezoelektra industrio kaj la potencialon por plia kresko.
Piezoelektra Inkjeta Preso
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj generi elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. La vorto "piezoelektro" estas derivita de la grekaj vortoj "piezein" (premi aŭ premi) kaj "elektron" (sukceno), antikva fonto de elektra ŝargo. Piezoelektraj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA, estas uzitaj en gamo da aplikoj.
Piezoelektro estas uzata por generi altatensian elektron, kiel horloĝgeneratoro, en elektronikaj aparatoj, kaj en mikrobalancoj. Ĝi ankaŭ estas uzata por veturi ultrasonajn ajutojn kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn. Piezoelektra inkjetprintado estas populara apliko de ĉi tiu teknologio. Ĉi tio estas speco de presado, kiu uzas piezoelektrajn kristalojn por generi altfrekvencan vibradon, kiu estas uzata por elĵeti gutetojn da inko sur paĝon.
La eltrovo de piezoelektro devenas de 1880, kiam francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie malkovris la efikon. Ekde tiam, la piezoelektra efiko estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj. Piezoelektro estas uzita en ĉiutagaj eroj kiel ekzemple gaskuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj ŝarĝaŭtoj en elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj en modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro ankaŭ estas uzita en scienca esplorado. Ĝi estas la bazo por skanado de enketmikroskopoj, kiuj estas uzataj por solvi bildojn sur skalo de atomoj. Ĝi ankaŭ estas uzata en ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj, kiuj sendas ultrasonajn pulsojn en materialon kaj mezuras la reflektojn por detekti malkontinuecojn kaj trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj.
La evoluo de piezoelektraj aparatoj kaj materialoj estis pelita de la bezono de pli bona agado kaj pli facilaj produktadaj procezoj. En Usono, la disvolviĝo de kvarckristaloj por komerca uzo estis grava faktoro en la kresko de la piezoelektra industrio. Kontraste, japanaj fabrikistoj povis rapide kunhavigi informojn kaj evoluigi novajn aplikojn, kondukante al rapida kresko en la japana merkato.
Piezoelektro revoluciis la manieron kiel ni uzas energion, de ĉiutagaj aĵoj kiel fajriloj ĝis progresinta scienca esplorado. Ĝi estas multflanka teknologio, kiu ebligis al ni esplori kaj evoluigi novajn materialojn kaj aplikojn, kaj ĝi daŭre estos grava parto de niaj vivoj dum la venontaj jaroj.
Generacio de Alta Tensia Elektro
Piezoelektro estas la kapablo de certaj solidaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. La vorto "piezoelektro" estas derivita de la grekaj vortoj "piezein" kun la signifo "premo" aŭ "premo" kaj "ēlektron" kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo. Piezoelektro estas linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio.
La piezoelektra efiko estas reigebla procezo; materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, la internan generacion de mekanika streĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, fenomeno konata kiel la inversa piezoelektra efiko, kiu estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj.
La piezoelektra efiko estas uzata en diversaj aplikoj, inkluzive de la generacio de alta tensio elektro. Piezoelektraj materialoj estas uzataj en la produktado kaj detekto de sono, en piezoelektra inkjetprintado, en horloĝgeneratoroj, en elektronikaj aparatoj, en mikrobalancoj, en veturaj ultrasonaj ajutoj, kaj en ultrafajnaj fokusaj optikaj asembleoj.
Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ĉiutagaj aplikoj, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado-aparatoj, en torĉoj, cigaredfajriloj, kaj piroelektraj efikmaterialoj, kiuj generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo. Tiu efiko estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo, kvankam iliaj eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La kombinita scio pri piroelektro kaj la kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri kristalan konduton. Tio estis montrita per la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tio estis tre troigita en la manifestacio de la Curioj de la rekta piezoelektra efiko.
La fratoj Pierre kaj Jacques Curie daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, sed ĝi estis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristalfiziko), kiu priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn uzante tensoranalizon.
La praktika apliko de piezoelektraj aparatoj komenciĝis kun la evoluo de sonaro dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. La detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon. Elsendante altfrekvencan pulson de la transduktilo kaj mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de la sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon de la objekto. Ili uzis piezoelektron por igi la sonaron sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj dum la sekvaj jardekoj.
Novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj. Piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en gamo da kampoj, kiel ekzemple ceramikaj fonografkartoĉoj, kiuj simpligis la ludantdezajnon kaj direktiĝis al pli malmultekostaj, pli precizaj diskludantoj kiuj estis pli malmultekostaj por konservi kaj pli facile konstrui. La evoluo de ultrasonaj transduktiloj permesis facilan mezuradon de viskozeco kaj elasteco de fluidoj kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado. Ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj sendas ultrasonan pulson en materialon kaj mezuras la reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj, plibonigante strukturan sekurecon.
XNUMX-a Mondmilito vidis sendependajn esplorgrupojn en Usono, Rusio, kaj Japanio malkovri novan klason de sintezaj materialoj nomitaj fer.
Horloĝa Generatoro
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Ĉi tiu fenomeno estis uzata por krei kelkajn utilajn aplikojn, inkluzive de horloĝgeneratoroj. Horloĝgeneratoroj estas aparatoj kiuj uzas piezoelektron por generi elektrajn signalojn kun preciza tempigo.
Horloĝgeneratoroj estas uzitaj en gamo da aplikoj, kiel ekzemple en komputiloj, telekomunikadoj, kaj aŭtsistemoj. Ili ankaŭ estas uzitaj en medicinaj aparatoj, kiel korstimuliloj, por certigi precizan tempigon de elektraj signaloj. Horloĝgeneratoroj ankaŭ estas uzitaj en industria aŭtomatigo kaj robotiko, kie preciza tempigo estas esenca.
La piezoelektra efiko baziĝas sur la linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ povas generi mekanikan streĉon kiam elektra kampo estas uzita. Ĉi tio estas konata kiel la inversa piezoelektra efiko kaj estas uzata por produkti ultrasonajn ondojn.
Horloĝgeneratoroj uzas ĉi tiun inversan piezoelektran efikon por generi elektrajn signalojn kun preciza tempigo. La piezoelektra materialo estas misformita de elektra kampo, kiu igas ĝin vibri je specifa frekvenco. Tiu vibrado tiam estas konvertita en elektran signalon, kiu kutimas generi precizan tempigsignalon.
Horloĝgeneratoroj estas uzataj en diversaj aplikoj, de medicinaj aparatoj ĝis industria aŭtomatigo. Ili estas fidindaj, precizaj kaj facile uzeblaj, igante ilin populara elekto por multaj aplikoj. Piezoelektro estas grava parto de moderna teknologio, kaj horloĝgeneratoroj estas nur unu el la multaj aplikoj de ĉi tiu fenomeno.
Elektronikaj Aparatoj
Piezoelektro estas la kapablo de certaj solidaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Ĉi tiu fenomeno, konata kiel la piezoelektra efiko, estas uzata en diversaj elektronikaj aparatoj, de ŝarĝaŭtoj en elektronike plifortigitaj gitaroj ĝis ellasiloj en modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro estas derivita de la grekaj vortoj πιέζειν (piezein) kun la signifo "premo" aŭ "premo" kaj ἤλεκτρον (ēlektron) kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo. Piezoelektraj materialoj estas kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel ekzemple osto kaj DNA-proteinoj, kiuj elmontras la piezoelektran efikon.
La piezoelektra efiko estas linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, fenomeno konata kiel la inversa piezoelektra efiko, kiu estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj.
La eltrovo de piezoelektro estas kreditita al francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie, kiuj montris la rektan piezoelektran efikon en 1880. Ilia kombinita scio pri piroelektro kaj kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la antaŭdiron de la piroelektra efiko, kaj la kapablo antaŭdiri. kristalkonduto estis montrita kun la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo.
Piezoelektro estis uzita en gamo da ĉiutagaj aplikoj, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado-aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj piroelektraj efikmaterialoj kiuj generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo. Tio estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj, aliflanke, ĝis la vido de piezokristalo en la Curie-kompensator-muzeo en Skotlando montris la rektan piezoelektran efikon de la Curie-fratoj.
Piezoelektro estas uzita en gamo da elektronikaj aparatoj, de ŝarĝaŭtoj en elektronike plifortigitaj gitaroj ĝis ellasiloj en modernaj elektronikaj tamburoj. Ĝi ankaŭ estas uzata en la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alta tensio elektro, horloĝgeneratoroj, mikrobalancoj, veturado ultrasonaj cigaredoj, kaj ultrafine fokusaj optikaj asembleoj. Piezoelektro ankaŭ estas la bazo por skanado de enketmikroskopoj, kiuj kutimas solvi bildojn ĉe la skalo de atomoj.
Mikroekvilibroj
Piezoelektro estas la kapablo de certaj solidaj materialoj akumuli elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Piezoelektro estas derivita de la grekaj vortoj πιέζειν (piezein), kun la signifo "premo" aŭ "premo", kaj ἤλεκτρον (ēlektron), kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
Piezoelektro estas uzata en diversaj ĉiutagaj aplikoj, kiel generado de fajreroj por ekbruligi gason por kuiri kaj hejti aparatojn, torĉojn, cigaredfajrilojn kaj pli. Ĝi ankaŭ estas uzata en la produktado kaj detekto de sono, kaj en piezoelektra inkŝpruca presado.
Piezoelektro ankaŭ kutimas generi alttensian elektron, kaj estas la bazo de horloĝgeneratoroj kaj elektronikaj aparatoj kiel ekzemple mikrobalancoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzata por veturi ultrasonajn ajutojn kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn.
La eltrovo de piezoelektro estas kreditita al francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie en 1880. La fratoj Curie kombinis sian scion pri piroelektro kaj sian komprenon de la subestaj kristalstrukturoj por kaŭzi la koncepton de piezoelektro. Ili povis antaŭdiri la kristalan konduton kaj montris la efikon en kristaloj kiel turmalino, kvarco, topazo, kansukero kaj Rochelle-salo.
La piezoelektra efiko estis ekspluatita por utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono. La evoluo de sonaro dum XNUMX-a Mondmilito estis grava sukceso en la uzo de piezoelektro. Post XNUMX-a Mondmilito, sendependaj esplorgrupoj en Usono, Rusio, kaj Japanio malkovris novan klason de sintezaj materialoj nomitaj ferroelektraj, kiuj elmontris piezoelektrajn konstantojn ĝis dekoble pli altaj ol naturaj materialoj.
Tio kaŭzis intensan esploradon kaj evoluon de bariotitanato kaj poste plumbozirkonattitanato-materialoj, kiuj havis specifajn trajtojn por specialaj aplikoj. Signifa ekzemplo de la uzo de piezoelektraj kristaloj estis evoluigita en Bell Telephone Laboratories post XNUMX-a Mondmilito.
Frederick R. Lack, laborante en la radiotelefona inĝenieristiksekcio, evoluigis tranĉitan kristalon kiu funkciigis super larĝa gamo de temperaturoj. La kristalo de Lack ne bezonis la pezajn akcesoraĵojn de antaŭaj kristaloj, faciligante sian uzon en aviadiloj. Tiu evoluo permesis al la Aliancitaj aerarmeoj okupiĝi pri kunordigitaj amasatakoj uzantaj aviadan radion.
La evoluo de piezoelektraj aparatoj kaj materialoj en Usono konservis plurajn firmaojn en komerco, kaj la evoluo de kvarckristaloj estis komerce ekspluatata. Piezoelektraj materialoj poste estis uzataj en diversaj aplikoj, inkluzive de medicina bildigo, ultrasona purigado kaj pli.
Veturado Ultrasona Nozzle
Piezoelektro estas la elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas respondo al aplikata mekanika streso kaj estas derivita de la grekaj vortoj "piezein", kun la signifo "premo" aŭ "premo", kaj "elektron", kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko estas linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemplo de tio estas plumbozirkonata titanato-kristaloj, kiuj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, la kristaloj ŝanĝas sian statikan dimension, rezultigante la inversan piezoelektran efikon, kiu estas la produktado de ultrasonaj ondoj.
Francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie malkovris piezoelektron en 1880 kaj ĝi poste estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono. Piezoelektro ankaŭ trovas ĉiutagajn uzojn, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli.
La piroelektra efiko, kiu estas la materialo generanta elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus, Franz Aepinus, kaj mid-18-a jarcento desegnanta scion de René Haüy kaj Antoine César Becquerel kiuj postulis la rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj por pruvi tion estis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo en la Curie Compensator ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie. Kombini ilian scion pri piroelektro kaj komprenado de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj permesis al ili antaŭdiri la kristalan konduton. Tio estis montrita kun la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natrio kaj kalio tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tio estis tre troigita fare de la Curies por antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon, kiu estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, sed estis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie en ilia laboro por esplori kaj difini kristalajn strukturojn kiuj elmontris piezoelektron. Tio kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko), kiu priskribis la naturajn kristalajn klasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn tra tensoranalizo.
La praktika apliko de piezoelektraj aparatoj komenciĝis per sonaro, kiu estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. La detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, nomitaj hidrofono, por detekti la resenditan eĥon post elsendado de altfrekvenca pulso. Mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de sonondoj resaltantaj de objekto, ili povus kalkuli la distancon de la objekto. Tiu uzo de piezoelektro en sonaro estis sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj dum jardekoj.
Novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj, kaj piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en kampoj kiel ekzemple ceramikaj fonografkartoĉoj, kiuj simpligis la ludantdezajnon kaj direktiĝis al pli malmultekostaj, pli precizaj diskludantoj kiuj estis pli malmultekostaj por konservi kaj pli facile konstrui. . La evoluo de ultrasonaj transduktiloj permesis facilan mezuradon de viskozeco kaj elasteco de fluidoj kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado. Ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj sendas ultrasonan pulson tra materialo kaj mezuras la reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj.
Ultrafine Fokigantaj Optikaj Asembleoj
Piezoelektro estas la kapablo de certaj materialoj akumuli elektran ŝargon kiam submetitaj al mekanika streso. Ĝi estas linia elektromekanika interagado inter elektraj kaj mekanikaj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Piezoelektro estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo.
Piezoelektro estis uzita en diversaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, kaj la generacio de alta tensio elektro. Piezoelektro ankaŭ estas uzata en inkŝpruca presado, horloĝgeneratoroj, elektronikaj aparatoj, mikrobalancoj, veturaj ultrasonaj ajutoj kaj ultrafajnaj fokusaj optikaj asembleoj.
Piezoelektro estis malkovrita en 1880 fare de francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie. La piezoelektra efiko estas ekspluatata en utilaj aplikoj, kiel la produktado kaj detekto de sono, kaj la generacio de alta tensio elektro. Piezoelektra inkjetprintado ankaŭ estas uzata, same kiel horloĝgeneratoroj, elektronikaj aparatoj, mikrobalancoj, veturaj ultrasonaj ajutoj kaj ultrafajnaj fokusaj optikaj asembleoj.
Piezoelektro trovis sian manieron en ĉiutagajn uzojn, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason por kuiri kaj varmigi aparatojn, torĉojn, cigaredfajrilojn, kaj piroelektrajn efikmaterialojn kiuj generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo. Tiu efiko estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scio de René Haüy kaj Antoine César Becquerel kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo en la Curie Compensator ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie. Kombinite kun ilia scio pri piroelektro kaj ilia kompreno de la subestaj kristalstrukturoj, ili kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri kristalan konduton. Tio estis montrita en la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo.
Natria kaj kalia tartrato tetrahidrato, kaj kvarco kaj Rochelle-salo elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite, kvankam la formoŝanĝo estis tre troigita. La Curies antaŭdiris la inversan piezoelektran efikon, kaj la inversa efiko estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881. La Curies tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro- elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj.
Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko). Tio priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn uzante tensoranalizon por praktika apliko de piezoelektraj aparatoj.
La evoluo de sonaro estis sukcesa projekto kiu kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj. Jardekojn poste, novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj. Piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en gamo da kampoj, kiel ekzemple ceramikaj fonografkartoĉoj, kiuj simpligis ludantdezajnon kaj igis diskludantojn pli malmultekostaj kaj pli facile konservi kaj konstrui. La disvolviĝo de ultrasonaj transduktiloj permesis la facilan mezuradon de viskozeco kaj elasteco de fluidoj kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado. Ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj sendas ultrasonan pulson en materialon kaj mezuras la reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj, plibonigante strukturan sekurecon.
La komencoj de la kampo de piezoelektraj interesoj estis certigitaj per la enspezigaj patentoj de novaj materialoj evoluigitaj el kvarckristaloj, kiuj estis komerce ekspluatitaj kiel piezoelektra materialo. Sciencistoj serĉis pli altajn rendimentajn materialojn, kaj malgraŭ progresoj en materialoj kaj maturiĝo de produktadprocezoj, la usona merkato ne rapide kreskis. Kontraste, japanaj produktantoj kunhavis informojn rapide kaj novaj aplikoj por kresko en Usono piezoelektra industrio suferis kontraste al japanaj produktantoj.
Piezoelektraj Motoroj
En ĉi tiu sekcio, mi parolos pri kiel piezoelektro estas uzata en moderna teknologio. De skanaj enketmikroskopoj kiuj povas solvi bildojn je la skalo de atomoj ĝis ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj, piezoelektro fariĝis integrita parto de multaj aparatoj. Mi esploros la historion de piezoelektro kaj kiel ĝi estis uzata en diversaj aplikoj.
Formoj Bazo de Scanning Probe Microscopes
Piezoelektro estas la elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas la respondo al aplikata mekanika streso, kaj la vorto piezoelektro venas de la greka vorto πιέζειν (piezein) kun la signifo "premo" aŭ "premo" kaj ἤλεκτρον (ēlektron) kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
Piezoelektraj motoroj estas aparatoj kiuj uzas la piezoelektran efikon por generi moviĝon. Tiu efiko estas la linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, signifante ke materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de materialoj kiuj generas mezureblan piezoelektron estas plumbozirkonata titanatkristaloj.
La piezoelektra efiko estas ekspluatata en utilaj aplikoj, kiel ekzemple la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj kaj elektronikaj aparatoj kiel mikrobalancoj kaj veturaj ultrasonaj cigaredoj por ultrafajnaj fokusaj optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ formas la bazon de skanaj enketmikroskopoj, kiuj kutimas solvi bildojn ĉe la skalo de atomoj.
Piezoelektro estis malkovrita en 1880 fare de francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie. La vido de piezokristalo kaj la Curie-kompensilo povas esti vidita ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando, kio estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie.
Kombini ilian scion pri piroelektro kaj ilia kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro, kio permesis al ili antaŭdiri la kristalan konduton. Tio estis montrita per la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natrio- kaj kalia tartrato tetrahidrato, kaj kvarco kaj Rochelle-salo elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite, kvankam tio estis tre troigita fare de la Curies.
Ili ankaŭ antaŭdiris la inversan piezoelektran efikon, kaj tio estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881. La Curies tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto- mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj.
Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristalfiziko), kiu priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn kaj tensoranalizon.
Tio kaŭzis la praktikan aplikon de piezoelektraj aparatoj, kiel ekzemple sonaro, kiu estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. Ĉi tiu detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon post elsendado de altfrekvenca pulso de la transduktilo. Mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de la sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon de la objekto. Ili uzis piezoelektron por igi tiun sonaron sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj dum jardekoj.
Novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj, kaj piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en multaj kampoj, kiel ekzemple ceramikaj fonografkartoĉoj, kiuj simpligis la ludantdezajnon kaj direktiĝis al pli malmultekostaj kaj pli precizaj diskludantoj kiuj estis pli malmultekostaj por konservi kaj pli facilaj. konstrui. La evoluo de ultrasonaj transduktiloj permesis facilan mezuradon de viskozeco kaj elasteco de fluidoj kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado. Ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj sendas ultrasonan pulson en materialon kaj mezuras la reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj, plibonigante strukturan sekurecon.
Dum XNUMX-a Mondmilito, sendependaj esplorgrupoj en Usono
Solvu Bildojn ĉe Skalo de Atomoj
Piezoelektro estas la elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas respondo al aplikata mekanika streso kaj estas derivita de la greka vorto "piezein", kun la signifo premi aŭ premi. La piezoelektra efiko rezultas de la linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio.
Piezoelektro estas reigebla procezo, kaj materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika streĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemploj de tio inkludas plumbozirkonatajn titanatkristalojn, kiuj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj ŝanĝas sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, kiu estas konata kiel la inversa piezoelektra efiko kaj estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj.
Francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie malkovris piezoelektron en 1880. La piezoelektra efiko estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj, kaj elektronikaj aparatoj kiel mikrobalancas kaj veturas ultrasonajn ajutojn. Ĝi ankaŭ formas la bazon de skanaj enketmikroskopoj, kiuj kutimas solvi bildojn ĉe la skalo de atomoj.
Piezoelektro ankaŭ estas uzata en ĉiutagaj aplikoj, kiel generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado de aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj kaj pli. La piroelektra efiko, kiu estas materialo kiu generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mez-18-a jarcento. Bazante sur la kono de René Haüy kaj Antoine César Becquerel, ili postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo, sed iliaj eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
Vizitantoj de la Hunterian Muzeo en Glasgovo povas rigardi piezokristalan Curie-kompensilon, pruvon de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie. Kombinite kun ilia scio pri piroelektro kaj kompreno de la subestaj kristalstrukturoj, ili kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri kristalan konduton. Tio estis montrita per la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natria kaj kalia tartrato tetrahidrato, kaj kvarco kaj Rochelle-salo elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko generas tension kiam deformite, kvankam la formoŝanĝo estas tre troigita. La Curies povis antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon, kaj la inversa efiko estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, sed ĝi estis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini kristalajn strukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko).
Elektronike Plifortigitaj Gitaroj
Piezoelektraj motoroj estas elektraj motoroj kiuj uzas la piezoelektran efikon por konverti elektran energion en mekanikan energion. La piezoelektra efiko estas la kapablo de certaj materialoj generi elektran ŝargon kiam submetitaj al mekanika streso. Piezoelektraj motoroj estas uzataj en diversaj aplikoj, de funkciigado de malgrandaj aparatoj kiel horloĝoj kaj horloĝoj ĝis funkciigado de pli grandaj maŝinoj kiel robotoj kaj medicina ekipaĵo.
Piezoelektraj motoroj estas uzitaj en ŝarĝaŭtoj elektronike plifortigitaj gitaroj. Tiuj ŝarĝaŭtoj uzas la piezoelektran efikon por konverti la vibradojn de la gitarkordoj en elektran signalon. Tiu signalo tiam estas plifortigita kaj sendita al amplifilo, kiu produktas la sonon de la gitaro. Piezoelektraj ŝarĝaŭtoj ankaŭ estas uzitaj en modernaj elektronikaj tamburoj, kie ili kutimas detekti la vibradojn de la tamburkapoj kaj konverti ilin en elektran signalon.
Piezoelektraj motoroj ankaŭ estas uzitaj en skanado de enketmikroskopoj, kiuj uzas la piezoelektran efikon por movi etan enketon trans surfacon. Tio permesas al la mikroskopo solvi bildojn ĉe la skalo de atomoj. Piezoelektraj motoroj ankaŭ estas uzitaj en inkŝprucigiloj, kie ili kutimas movi la presaĵkapon tien kaj reen trans la paĝon.
Piezoelektraj motoroj estas uzataj en diversaj aliaj aplikoj, inkluzive de medicinaj aparatoj, aŭtkomponentoj kaj konsumelektroniko. Ili ankaŭ estas uzataj en industriaj aplikoj, kiel ekzemple en la produktado de precizecaj partoj kaj en la muntado de kompleksaj komponantoj. La piezoelektra efiko ankaŭ estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj, kiuj estas uzataj en medicina bildigo kaj en la detekto de difektoj en materialoj.
Ĝenerale, piezoelektraj motoroj estas uzataj en larĝa gamo de aplikoj, de funkciigi malgrandajn aparatojn ĝis funkciigi pli grandajn maŝinojn. Ili estas uzataj en ŝarĝaŭtoj elektronike plifortigitaj gitaroj, modernaj elektronikaj tamburoj, skanaj enketmikroskopoj, inkŝprucigiloj, medicinaj aparatoj, aŭtkomponentoj, kaj konsumelektroniko. La piezoelektra efiko ankaŭ estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj kaj en la detekto de difektoj en materialoj.
Ellasiloj Modernaj Elektronikaj Tamburoj
Piezoelektro estas la elektra ŝargo kiu akumuliĝas en certaj solidaj materialoj kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas la respondo de ĉi tiuj materialoj al aplikata mekanika streso. La vorto piezoelektro estas derivita de la greka vorto "piezein", kiu signifas "premi aŭ premi", kaj la vorto "elektron", kiu signifas "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
Piezoelektraj motoroj estas aparatoj kiuj uzas la piezoelektran efikon por generi moviĝon. Tiu efiko rezultiĝas el la linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo, kio signifas, ke materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika streĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemplo de tio estas plumbozirkonata titanato-kristaloj, kiuj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, la kristaloj ŝanĝas sian statikan dimension, produktante ultrasonajn ondojn.
Piezoelektraj motoroj estas uzitaj en gamo da ĉiutagaj aplikoj, kiel ekzemple:
• Generante fajrerojn por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj
• Torĉoj, cigaredaj fajriloj kaj piroelektraj efektaj materialoj
• Generante elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo
• Produktado kaj detekto de sono
• Piezoelektra inkjet presado
• Generado de alta tensio elektro
• Horloĝgeneratoro kaj elektronikaj aparatoj
• Mikrobalancoj
• Veturas ultrasonajn cigaredojn kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn
• Formas la bazon de skanaj sondaj mikroskopoj
• Solvu bildojn je la skalo de atomoj
• Kaptiloj elektronike plifortigitaj gitaroj
• Ekigas modernajn elektronikajn tamburojn.
Elektromekanika Modeligado de Piezoelektraj Transduktiloj
En ĉi tiu sekcio, mi esploros la elektromekanikan modeladon de piezoelektraj transduktiloj. Mi rigardos la historion de la malkovro de piezoelektro, la eksperimentojn kiuj pruvis ĝian ekziston, kaj la evoluon de piezoelektraj aparatoj kaj materialoj. Mi ankaŭ diskutos pri la kontribuoj de francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie, Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus, Rene Hauy kaj Antoine Cesar Becquerel, Gabriel Lippmann, kaj Woldemar Voigt.
Francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie
Piezoelektro estas elektromekanika fenomeno kie elektra ŝargo akumuliĝas en certaj solidaj materialoj kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĉi tiu ŝargo estas generita en respondo al aplikata mekanika streso. La vorto "piezoelektro" estas derivita de la greka vorto "piezein", kun la signifo "premi aŭ premi", kaj "elektron", kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en materialoj kun inversa simetrio. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kie interna generacio de mekanika trostreĉiĝo estas produktita en respondo al aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, la kristaloj ŝanĝas sian statikan dimension, produktante ultrasonajn ondojn en la procezo konata kiel la inversa piezoelektra efiko.
En 1880, francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie malkovris la piezoelektran efikon kaj ĝi poste estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alta tensio elektro, horloĝgeneratoroj, kaj elektronika. aparatoj kiel mikrobalancoj kaj veturas ultrasonajn cigaredojn por ultrafajnaj fokusaj optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ formas la bazon por skanado de enketmikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn je la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro ankaŭ trovas ĉiutagajn uzojn, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli. La piroelektra efiko, kie materialo generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante la konon de René Hauy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo, kvankam iliaj eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
Kombinante ilian scion pri piroelektro kun kompreno de la subestaj kristalstrukturoj, la Kurioj povis kaŭzi la prognozon de piroelektro kaj antaŭdiri la konduton de kristaloj. Tio estis montrita en la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron. Piezoelektra disko generas tension kiam misformite, kvankam tio estas tre troigita en la manifestacio de la Curies. Ili ankaŭ povis antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon kaj matematike dedukti ĝin el fundamentaj termodinamikaj principoj de Gabriel Lippmann en 1881.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. En la jardekoj kiuj sekvis, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de "Lehrbuch der Kristallphysik" de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko).
Eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj
Piezoelektro estas elektromekanika fenomeno en kiu elektra ŝargo akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas la respondo al aplikata mekanika streso, kaj la vorto "piezoelektro" estas derivita de la grekaj vortoj "piezein", kun la signifo "premi aŭ premi", kaj "ēlektron", kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de la linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Ĝi estas reigebla procezo; materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika streĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, konata kiel la inversa piezoelektra efiko, kiu estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj.
Francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie malkovris piezoelektron en 1880. Ĝi poste estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj, kaj elektronikaj aparatoj kiel mikrobalancoj. , Veturas ultrasonajn cigaredojn, kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn. Ĝi ankaŭ formas la bazon de skanaj enketmikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn sur la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj, kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro trovas ĉiutagajn uzojn en generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli. La piroelektra efiko, en kiu materialo generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante la konon de René Hauy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton. inter mekanika streĉo kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La kombinita scio pri piroelektro kaj la kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri la konduton de kristaloj. Tio estis montrita en la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tio estis tre troigita en la manifestacio de la Curioj de la rekta piezoelektra efiko.
La fratoj Pierre kaj Jacques Curie antaŭdiris la inversan piezoelektran efikon, kaj la inversa efiko estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881. La Curies tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta. inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj.
Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, sed ĝi estis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko). Tio priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn uzante tensoranalizon. Tio estis la unua praktika apliko de piezoelektraj transduktiloj, kaj sonaro estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon.
Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus
Piezoelektro estas elektromekanika fenomeno en kiu elektra ŝargo akumuliĝas en certaj solidaj materialoj kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Tiu ŝargo estas generita en respondo al aplikata mekanika streso. La vorto piezoelektro venas de la grekaj vortoj πιέζειν (piezein) kun la signifo "premi aŭ premi" kaj ἤλεκτρον (ēlektron) kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, kio estas la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, kiu estas konata kiel la inversa piezoelektra efiko kaj estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj.
En 1880, francaj fizikistoj Jacques kaj Pierre Curie malkovris la piezoelektran efikon kaj de tiam ĝi estis ekspluatata por multaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj, elektronikaj aparatoj, mikrobalancoj. , Veturas ultrasonajn cigaredojn, kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn. Ĝi ankaŭ formas la bazon por skanado de enketmikroskopoj, kiuj estas uzitaj por solvi bildojn sur la skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
Piezoelektro ankaŭ estas trovita en ĉiutagaj uzoj, kiel ekzemple generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, torĉoj, cigaredfajriloj, kaj la piroelektra efiko, kio estas kiam materialo generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo. Tiu efiko estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de René Hauy kaj Antoine César Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo, kvankam iliaj eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo en la Curie-kompensilo ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie. Kombini ilian scion pri piroelektro kun kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro kaj la kapablo antaŭdiri la kristalan konduton. Tio estis montrita per la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco de Rochelle-salo elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko generas tension kiam misformite, kvankam tio estas tre troigita en la manifestacio de la Curies.
La antaŭdiro de la inversa piezoelektra efiko kaj ĝia matematika depreno de fundamentaj termodinamikaj principoj estis farita fare de Gabriel Lippmann en 1881. La Curies tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto- mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie, kiuj uzis ĝin por esplori kaj difini kristalajn strukturojn kiuj elmontris piezoelektron. Tio kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko), kiu priskribis la naturajn kristalajn klasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn uzante tensoranalizon.
Tiu praktika apliko de piezoelektraj transduktiloj kaŭzis la evoluon de sonaro dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. La detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon post elsendado de altfrekvenca pulso de la transduktilo. Mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon de la objekto. Ili uzis piezoelektron por igi tiun sonaron sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en piezoelektraj aparatoj.
Rene Hauy kaj Antoine Cesar Becquerel
Piezoelektro estas elektromekanika fenomeno kiu okazas kiam certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA, akumulas elektran ŝargon en respondo al aplikata mekanika streso. Piezoelektro estas derivita de la greka vorto "piezein", kun la signifo "premi aŭ premi", kaj "elektron", kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de linia elektromekanika interagado inter mekanikaj kaj elektraj statoj en kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj la piezoelektran efikon ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, aŭ internan generacion de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝanta el aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, rezultigante la inversan piezoelektran efikon kaj la produktadon de ultrasonaj ondoj.
Francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie malkovris la piezoelektran efikon en 1880. Tiu efiko estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj kaj elektronikaj aparatoj. kiel mikrobalancoj, veturas ultrasonajn cigaredojn kaj ultrafajnajn fokusajn optikajn asembleojn. Ĝi ankaŭ formas la bazon de skanaj enketmikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn sur skalo de atomoj. Piezoelektro ankaŭ estas uzita en ŝarĝaŭtoj por elektronike plifortigitaj gitaroj, kaj ellasiloj por modernaj elektronikaj tamburoj.
La piezoelektra efiko unue estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de Rene Hauy kaj Antoine Cesar Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo. Tamen, eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj. Kombinite kun scio pri piroelektro, kaj kompreno de la subestaj kristalstrukturoj, tio kaŭzis la prognozon de piroelektro, kaj la kapablo antaŭdiri kristalan konduton. Tio estis montrita en la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. Natria kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tiu efiko estis tre troigita en la manifestacio de la Curies ĉe la Muzeo de Skotlando, kiu montris la rektan piezoelektran efikon.
La fratoj Pierre kaj Jacques Curie daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Tiu laboro esploris kaj difinis la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron, kulminante per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko).
La Curies tuj konfirmis la ekziston de la konversa efiko, kaj daŭriĝis por matematike dedukti la fundamentajn termodinamikajn principojn de la inversa efiko. Tio estis farita fare de Gabriel Lippmann en 1881. Piezoelektro tiam kutimis evoluigi sonaron dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. Tiu ĉi detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon. Elsendante altfrekvencan pulson de la transduktilo kaj mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de la sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon al la objekto.
La uzo de piezoelektraj kristaloj estis plue evoluigita fare de Bell Telephone Laboratories post XNUMX-a Mondmilito. Frederick R. Lack, laborante en la radiotelefona inĝenieristiksekcio, evoluigis tranĉan kristalon kiu povis funkciigi super larĝa gamo de temperaturoj. La kristalo de Lack ne bezonis la pezajn akcesoraĵojn de antaŭaj kristaloj, faciligante sian uzon en aviadiloj. Tiu evoluo permesis al la Aliancitaj aerarmeoj okupiĝi pri kunordigitaj amasatakoj, uzante aviadradion. La evoluo de piezoelektraj aparatoj kaj materialoj en Usono konservis firmaojn en la evoluo de milittempaj komencoj en la kampo, kaj interesoj en certigado de enspezigaj patentoj por novaj materialoj evoluigitaj. Kvarckristaloj estis komerce ekspluatitaj kiel piezoelektra materialo, kaj sciencistoj serĉis pli altajn spektaklomaterialojn. Malgraŭ progresoj en materialoj kaj maturiĝo de fabrikaj procezoj, Usono
Gabriel Lippmann
Piezoelektro estas elektromekanika fenomeno en kiu elektra ŝargo akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĝi estas la rezulto de interago inter mekanikaj kaj elektraj statoj en materialoj kun inversa simetrio. Piezoelektro unue estis malkovrita fare de francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie en 1880.
Piezoelektro estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, kaj la generacio de alttensia elektro. Piezoelektro estas derivita de la grekaj vortoj πιέζειν (piezein) kun la signifo "premi aŭ premi" kaj ἤλεκτρον (ēlektron) kun la signifo "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras la inversan piezoelektran efikon, en kiu la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultiĝas el la apliko de elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Inverse, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera kampo estas aplikata, procezo konata kiel la inversa piezoelektra efiko. Ĉi tiu procezo povas esti uzata por produkti ultrasonajn ondojn.
La piezoelektra efiko estis studita ekde la mid-18-a jarcento, kiam Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus, uzante la konon de René Hauy kaj Antoine César Becquerel, postulis rilaton inter mekanika streso kaj elektra ŝargo. Tamen, eksperimentoj pruvis nekonkludeblaj. Daŭris ĝis la kombinita scio pri piroelektro kaj kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro ke esploristoj povis antaŭdiri kristalan konduton. Tio estis montrita per la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo.
Gabriel Lippmann, en 1881, matematike deduktis la fundamentajn termodinamikajn principojn de la inversa piezoelektra efiko. La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj.
Dum jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre kaj Marie Curie. Ilia laboro por esplori kaj difini la kristalstrukturojn kiuj elmontris piezoelektron kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko). Tio priskribis la naturajn kristalklasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn kun tensoranalizo.
La praktika apliko de piezoelektraj aparatoj komenciĝis kun la evoluo de sonaro dum XNUMX-a Mondmilito. Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. Tiu ĉi detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon. Elsendante altfrekvencan pulson de la transduktilo kaj mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de sonondoj resaltantaj de objekto, ili povis kalkuli la distancon al la objekto. Tiu uzo de piezoelektro por sonaro estis sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluintereson en piezoelektraj aparatoj. Dum la jardekoj, novaj piezoelektraj materialoj kaj novaj aplikoj por tiuj materialoj estis esploritaj kaj evoluigitaj. Piezoelektraj aparatoj trovis hejmojn en diversaj kampoj, de ceramikaj fonografkartoĉoj kiuj simpligis ludantdezajnon kaj igis malmultekostajn, precizajn diskludantojn pli malmultekostajn konservi kaj pli facile konstrui, ĝis la evoluo de ultrasonaj transduktiloj kiuj permesis facilan mezuradon de viskozeco kaj elasteco de fluidoj. kaj solidoj, rezultigante grandegajn progresojn en materiala esplorado. Ultrasonaj tempodomajnaj reflektometroj sendas ultrasonan pulson en materialon kaj mezuras la reflektojn kaj malkontinuecojn por trovi difektojn ene de gisitaj metalaj kaj ŝtonaj objektoj, plibonigante strukturan sekurecon.
Post XNUMX-a Mondmilito, sendependaj esplorgrupoj en Usono, Rusio, kaj Japanio malkovris novan klason de sintezaj materialoj nomitaj ferroelektraj kiuj elmontris piezoelektrajn konstantojn ĝis dekoble pli altaj ol naturaj materialoj. Tio kondukis al intensa esplorado por evoluigi bariotitanaton, kaj poste plumbozirkonattitanato, materialojn kun specifaj trajtoj por specialaj aplikoj. Signifa ekzemplo de la uzo de piezoelektraj kristaloj estis evoluigita
Woldemar Voigt
Piezoelektro estas elektromekanika fenomeno en kiu elektra ŝargo akumuliĝas en certaj solidaj materialoj, kiel ekzemple kristaloj, ceramikaĵo, kaj biologia materio kiel osto kaj DNA. Ĉi tiu ŝargo estas generita en respondo al aplikata mekanika streso. La vorto piezoelektro estas derivita de la greka vorto "piezein", kiu signifas "premi aŭ premi", kaj "elektron", kiu signifas "sukceno", antikva fonto de elektra ŝargo.
La piezoelektra efiko rezultas de linia elektromekanika interagado inter la mekanikaj kaj elektraj statoj de kristalaj materialoj kun inversa simetrio. Tiu efiko estas reigebla, signifante ke materialoj elmontrantaj piezoelektron ankaŭ elmontras inversan piezoelektran efikon, kie la interna generacio de mekanika trostreĉiĝo rezultoj de aplikata elektra kampo. Ekzemple, plumbozirkonata titanatkristaloj generas mezureblan piezoelektron kiam ilia senmova strukturo estas misformita de sia origina dimensio. Male, kristaloj povas ŝanĝi sian senmovan dimension kiam ekstera elektra kampo estas aplikata, fenomeno konata kiel la inversa piezoelektra efiko, kiu estas uzata en la produktado de ultrasonaj ondoj.
Francaj fizikistoj Pierre kaj Jacques Curie malkovris piezoelektron en 1880. La piezoelektra efiko poste estis ekspluatata por diversaj utilaj aplikoj, inkluzive de la produktado kaj detekto de sono, piezoelektra inkŝpruca presado, la generacio de alttensia elektro, horloĝgeneratoroj kaj elektronikaj aparatoj. kiel mikrobalancoj kaj veturas ultrasonajn cigaredojn por ultrafina fokuso de optikaj asembleoj. Ĝi ankaŭ formas la bazon de skanaj enketmikroskopoj, kiuj povas solvi bildojn sur la skalo de atomoj. Plie, ŝarĝaŭtoj en elektronike plifortigitaj gitaroj kaj ellasiloj en modernaj elektronikaj tamburoj uzas la piezoelektran efikon.
Piezoelektro ankaŭ trovas ĉiutagajn uzojn en generado de fajreroj por ekbruligi gason en kuirado kaj hejtado aparatoj, en torĉoj, cigaredfajriloj, kaj pli. La piroelektra efiko, kie materialo generas elektran potencialon en respondo al temperaturŝanĝo, estis studita fare de Carl Linnaeus kaj Franz Aepinus en la mid-18-a jarcento, uzante scion de Rene Hauy kaj Antoine Cesar Becquerel, kiuj postulis rilaton inter mekanika. streso kaj elektra ŝargo. Eksperimentoj por pruvi tiun rilaton pruvis nekonkludeblaj.
La vido de piezokristalo en la Curie-kompensilo ĉe la Hunterian Muzeo en Skotlando estas pruvo de la rekta piezoelektra efiko de la fratoj Pierre kaj Jacques Curie. Kombini ilian scion pri piroelektro kun kompreno de la subestaj kristalstrukturoj kaŭzis la prognozon de piroelektro, kio permesis al ili antaŭdiri la kristalan konduton kiun ili montris en la efiko de kristaloj kiel ekzemple turmalino, kvarco, topazo, kansukero, kaj Rochelle-salo. . Natria kaj kalia tartrato tetrahidrato kaj kvarco ankaŭ elmontris piezoelektron, kaj piezoelektra disko kutimis generi tension kiam misformite. Tiu ŝanĝo en formo estis tre troigita en la manifestacio de la Curies, kaj ili daŭriĝis por antaŭdiri la inversan piezoelektran efikon. La inversa efiko estis matematike deduktita de fundamentaj termodinamikaj principoj fare de Gabriel Lippmann en 1881.
La Kurioj tuj konfirmis la ekziston de la inversa efiko, kaj daŭriĝis por akiri kvantan pruvon de la kompleta inversigebleco de elektro-elasto-mekanikaj deformadoj en piezoelektraj kristaloj. En la sekvaj jardekoj, piezoelektro restis laboratoria scivolemo, ĝis ĝi iĝis decida ilo en la eltrovo de polonio kaj radiumo de Pierre Marie Curie, kiu uzis ĝin por esplori kaj difini kristalajn strukturojn kiuj elmontris piezoelektron. Tio kulminis per la publikigo de Lehrbuch der Kristallphysik de Woldemar Voigt (Lernolibro de Kristal-Fiziko), kiu priskribis la naturajn kristalajn klasojn kapablajn je piezoelektro kaj rigore difinis la piezoelektrajn konstantojn uzante tensoranalizon.
Tio kaŭzis la praktikan aplikon de piezoelektraj aparatoj, kiel ekzemple sonaro, kiu estis evoluigita dum XNUMX-a Mondmilito. En Francio, Paul Langevin kaj liaj kunlaborantoj evoluigis ultrasonan submaran detektilon. Ĉi tiu detektilo konsistis el transduktilo farita el maldikaj kvarckristaloj singarde gluitaj al ŝtalaj platoj, kaj hidrofono por detekti la resenditan eĥon post elsendado de altfrekvenca pulso de la transduktilo. Mezurante la tempon necesan por aŭdi la eĥon de la sonondoj resaltantaj de objekto, ili povus kalkuli la distancon al la objekto. Ili uzis piezoelektron por igi tiun sonaron sukceso, kaj la projekto kreis intensan evoluon kaj intereson en.
Gravaj rilatoj
- Piezoelektraj aktuarioj: Piezoelektraj aktuarioj estas aparatoj kiuj konvertas elektran energion en mekanikan moviĝon. Ili estas ofte uzitaj en robotiko, medicinaj aparatoj, kaj aliaj aplikoj kie preciza moviĝkontrolo estas postulata.
- Piezoelektraj Sensiloj: Piezoelektraj sensiloj estas uzataj por mezuri fizikajn parametrojn kiel premon, akcelon kaj vibradon. Ili ofte estas uzitaj en industriaj kaj medicinaj aplikoj, same kiel en konsumelektroniko.
- Piezoelektro en Naturo: Piezoelektro estas nature okazanta fenomeno en certaj materialoj, kaj troviĝas en multaj vivantaj organismoj. Ĝi estas uzata de iuj organismoj por senti sian medion kaj komuniki kun aliaj organismoj.
konkludo
Piezoelektro estas mirinda fenomeno, kiu estis uzata en diversaj aplikoj, de sonaro ĝis fonografaj kartoĉoj. Ĝi estis studita ekde meze de la 1800-aj jaroj, kaj estis uzata al granda efiko en la evoluo de moderna teknologio. Ĉi tiu blogo esploris la historion kaj uzojn de piezoelektro, kaj emfazis la gravecon de ĉi tiu fenomeno en la evoluo de moderna teknologio. Por tiuj, kiuj interesiĝas lerni pli pri piezoelektro, ĉi tiu afiŝo estas bonega deirpunkto.
Mi estas Joost Nusselder, la fondinto de Neaera kaj enhavvendisto, paĉjo, kaj amas provi novajn ekipaĵojn kun gitaro ĉe la koro de mia pasio, kaj kune kun mia teamo, mi kreas profundajn blogartikolojn ekde 2020. helpi fidelajn legantojn kun registradoj kaj gitaraj konsiletoj.
