Piëzoelektrisiteit is de mooglikheid fan bepaalde materialen om elektrisiteit te generearjen as se ûnderwurpen wurde oan meganyske stress en oarsom. It wurd komt fan it Grykske piezo dat druk en elektrisiteit betsjut. It waard foar it earst ûntdutsen yn 1880, mar it konsept is al lang bekend.
It bekendste foarbyld fan piëzoelektrisiteit is kwarts, mar in protte oare materialen fertoane dit ferskynsel ek. It meast foarkommende gebrûk fan piëzoelektrisiteit is de produksje fan ultraschall.
Yn dit artikel sil ik beprate wat piëzo-elektrisiteit is, hoe't it wurket, en guon fan 'e protte praktyske tapassingen fan dit geweldige ferskynsel.
Wat is piëzoelektrisiteit?
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om in elektryske lading te generearjen yn reaksje op tapaste meganyske stress. It is in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Piezoelektryske materialen kinne brûkt wurde om heechspanningselektrisiteit te generearjen, klokgenerators, elektroanyske apparaten, mikrobalansen, driuwende ultrasone sproeiers, en ultrafine fokusjende optyske gearstallingen.
Piezoelektryske materialen omfetsje kristallen, bepaalde keramyk, biologyske saken lykas bonken en DNA, en aaiwiten. As in krêft wurdt tapast op in piëzoelektrysk materiaal, produsearret it in elektryske lading. Dizze lading kin dan brûkt wurde om apparaten te betsjinjen of in spanning te meitsjen.
Piëzoelektryske materialen wurde brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf:
• Produksje en deteksje fan lûd
• Piezoelectric inkjet printsjen
• Generaasje fan hege spanning elektrisiteit
• Clock generators
• Elektroanyske apparaten
• Microbalances
• Drive ultrasone nozzles
• Ultrafine fokus optyske gearkomsten
• Pickups foar elektroanysk fersterke gitaren
• Triggers foar moderne elektroanyske drums
• Produksje fan sparken om gas te ûntstean
• Cooking en ferwaarming apparaten
• Fakkels en sigarettenaanstekers.
Wat is de skiednis fan piëzoelektrisiteit?
Piezo-elektrisiteit waard ûntdutsen yn 1880 troch Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie. It is de elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk en biologyske matearje, yn reaksje op tapaste meganyske stress. It wurd 'piezoelectricity' is ôflaat fan it Grykske wurd 'piezein', dat 'squeeze' of 'press' betsjut, en 'elektron', dat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út 'e lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild.
De kombineare kennis fan 'e Curies fan pyroelektrisiteit en begryp fan ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand yn it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar en Rochelle sâlt.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Yn 'e rin fan' e desennia bleau piëzo-elektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie.
Piezo-elektrisiteit is eksploitearre foar in protte nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, piëzo-elektryske inkjetprintsjen, de generaasje fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten, mikrobalansen, driuwende ultrasone sproeiers, ultrafine fokusjen fan optyske assemblies, en de foarmen fan basis fan skennende sondemikroskopen om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen.
Piezo-elektrisiteit fynt ek deistich gebrûk, lykas it opwekken fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten te ûntstean, fakkels, sigarettenaanstekers, en it pyroelektryske effekt, wêrby't in materiaal in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring.
De ûntwikkeling fan sonar yn 'e Earste Wrâldoarloch seach it gebrûk fan piëzoelektryske kristallen ûntwikkele troch Bell Telephone Laboratories. Dit koe Alliearde loftmacht meidwaan oan koördinearre massa-oanfallen mei loftfeartradio. De ûntwikkeling fan piëzo-elektryske apparaten en materialen yn 'e Feriene Steaten holden bedriuwen yn' e ûntwikkeling fan begjin fan 'e oarloch op it mêd fan belangen, it befeiligjen fan profitable patinten foar nije materialen.
Japan seach de nije applikaasjes en groei fan 'e piezoelektryske yndustry fan' e Feriene Steaten en ûntwikkele har eigen fluch. Se dielde ynformaasje fluch en ûntwikkele barium titanate en letter lead zirconate titanate materialen mei spesifike eigenskippen foar bepaalde applikaasjes.
Piezoelectricity is in lange wei kommen sûnt syn ûntdekking yn 1880, en wurdt no brûkt yn in ferskaat oan deistige tapassingen. It is ek brûkt om foarútgong te meitsjen yn materiaalûndersyk, lykas ultrasone tiiddomeinreflektometers, dy't in ultrasone puls troch in materiaal stjoere om refleksjes en diskontinuïteiten te mjitten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten, it ferbetterjen fan strukturele feiligens.
Hoe Piezoelectricity wurket
Yn dizze seksje sil ik ûndersykje hoe't piëzoelektrisiteit wurket. Ik sil sjen nei accumulation fan elektryske lading yn fêste stoffen, de lineêre elektromeganyske ynteraksje, en it omkearbere proses dat dit ferskynsel útmakket. Ik sil ek de skiednis fan piëzoelektrisiteit en har tapassingen besprekke.
Elektryske lading accumulaasje yn fêste stoffen
Piezoelectricity is de elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is in antwurd op tapaste meganyske stress, en syn namme komt fan 'e Grykske wurden "piezein" (squeeze of drukke) en "ēlektron" (amber).
It piëzoelektryske effekt komt út 'e lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristalline materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, wêrby't ynterne generaasje fan meganyske spanning resulteart fan in tapast elektrysk fjild. Foarbylden fan materialen dy't mjitbere piëzo-elektrisiteit generearje omfetsje lead zirconate titanate kristallen.
Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie ûntdutsen piëzo-elektrisiteit yn 1880. It is sûnt brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, wêrûnder de produksje en deteksje fan lûd, piëzo-elektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas mikrobalâns. en drive ultrasone nozzles foar ultrafine fokus fan optyske gearkomsten. It foarmet ek de basis fan skennende sondemikroskopen, dy't bylden op 'e skaal fan atomen oplosse kinne. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren, en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezoelektrisiteit fynt deistich gebrûk by it opwekken fan vonken om gas te ûntstean, yn koken- en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en it pyroelektryske effekt, wêrby't in materiaal in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring. Dit waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske spanning en elektryske lading stelden. Eksperiminten bliken ûnbegryplik.
De werjefte fan in piëzo-kristal yn 'e Curie-kompensator yn it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt. De bruorren Pierre en Jacques Curie kombinearren har kennis fan pyroelektrisiteit mei in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren, wat oanlieding joech ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit. Se koene it kristalgedrach foarsizze en demonstreare it effekt yn kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, rietsûker en Rochelle sâlt. Natriumkaliumtartraattetrahydrate en kwarts eksposearren ek piëzoelektrisiteit. In piëzo-elektryske skiif genereart in spanning as it wurdt misfoarme, en de feroaring yn foarm wurdt sterk oerdreaun yn 'e demonstraasje fan Curies.
Se koene it omkearde piëzo-elektryske effekt foarsizze, en it omkearde effekt waard wiskundich ôflaat troch Gabriel Lippmann yn 1881. De Curies befêstigen daliks it bestean fan it omkearde effekt, en gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro-elasto- meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen.
Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, mar it wie in wichtich ark yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), dy't de natuerlike kristalklassen beskreau dy't yn steat binne foar piëzo-elektrisiteit en de piëzoelektryske konstanten strikt definieare troch tensoranalyse. Dit wie de praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten, en sonar waard ûntwikkele yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor.
De detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, en in hydrofoan te detect de werom echo. Troch it útstjitten fan in hege frekwinsje puls fan 'e transducer en it mjitten fan' e tiid dy't it duorret om de echo te hearren fan lûdswellen dy't fan in objekt ôfkeare, koenen se de ôfstân nei it objekt berekkenje. Se brûkten piëzoelektrisiteit om sonar in súkses te meitsjen, en it projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten. Yn 'e rin fan' e desennia waarden nije piëzoelektryske materialen en nije applikaasjes foar de materialen ûndersocht en ûntwikkele, en piëzoelektryske apparaten fûnen huzen yn in ferskaat oan fjilden. Keramyske fonograafcartridges ferienfâldige spielerûntwerp en makke foar goedkeape en krekte platespilers dy't goedkeaper wiene om te ûnderhâlden en makliker te bouwen.
De ûntwikkeling fan ultrasone transducers tastien foar maklike mjitting fan viscosity en elastisiteit fan floeistoffen en fêste stoffen, resultearret yn enoarme foarútgong yn materiaal ûndersyk.
Lineêre elektromechanyske ynteraksje
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om in elektryske lading te generearjen as se ûnderwurpen wurde oan meganyske stress. It wurd is ôflaat fan 'e Grykske wurden πιέζειν (piezein) dy't "drukje of drukke" betsjutte en ἤλεκτρον (ēlektron) dat "amber" betsjut, dat in âlde boarne fan elektryske lading wie.
Piezo-elektrisiteit waard ûntdutsen yn 1880 troch Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie. It is basearre op de lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Dit effekt is omkearber, wat betsjut dat materialen dy't piëzoelektrisiteit fertoane ek in omkearde piëzoelektrysk effekt fertoane, wêrby't ynterne generaasje fan meganyske spanning resulteart út in tapast elektrysk fjild. Foarbylden fan materialen dy't mjitbere piëzo-elektrisiteit generearje as se ferfoarme binne fan har statyske struktuer omfetsje leadzirkonaattitanaatkristallen. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, dat bekend is as it omkearde piëzoelektryske effekt en wurdt brûkt yn 'e produksje fan ultrasoundwellen.
Piezoelectricity is eksploitearre foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, lykas:
• Produksje en deteksje fan lûd
• Piezoelectric inkjet printsjen
• Generaasje fan hege spanning elektrisiteit
• Clock generator
• Elektroanyske apparaten
• Microbalances
• Drive ultrasone nozzles
• Ultrafine fokus optyske gearkomsten
• Foarmet de basis fan skennende probemikroskopen om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen
• Pickups yn elektroanysk fersterke gitaren
• Triggers yn moderne elektroanyske drums
• Generearjen fan sparken om gas te ûntstean yn koken en ferwaarming apparaten
• Fakkels en sigarettenaanstekers
Piezoelektrisiteit fynt ek deistich gebrûk yn it pyroelektryske effekt, dat is in materiaal dat in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring. Dit waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske spanning en elektryske lading stelden. Eksperiminten bliken lykwols ûnbegryplik.
It besjen fan in piëzo-kristal yn 'e Curie-kompensator by it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt. It wie it wurk fan 'e bruorren Pierre en Jacques Curie dy't de kristalstruktueren ûndersocht en definieare dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, en kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics). Dit beskreau de natuerlike kristalklassen dy't by steat binne ta piëzoelektrisiteit en definieare de piëzoelektryske konstanten strikt troch tensoranalyse, wat liedt ta de praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten.
Sonar waard ûntwikkele yn 'e Earste Wrâldoarloch, doe't Frankryk Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor ûntwikkele. Dizze detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, en in hydrofoan te spoaren de werom echo nei emitting fan in hege frekwinsje puls út de transducer. Troch it mjitten fan de tiid dy't it duorret om de echo te hearren fan lûdswellen dy't fan in objekt stuitsje, koene se de ôfstân fan it objekt berekkenje, mei gebrûk fan piëzoelektrisiteit. It súkses fan dit projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten oer de desennia, mei nije piëzoelektryske materialen en nije applikaasjes foar dizze materialen dy't ûndersocht en ûntwikkele waarden. Piezoelectric apparaten fûn wenten yn in protte fjilden, lykas keramyske phonograph cartridges, dy't ferienfâldige spiler design en makke foar goedkeapere en krekter record spilers, en goedkeaper en makliker te bouwen en ûnderhâlden.
De ûntwikkeling fan ultrasone transducers tastien foar maklik mjitting fan de viscosity en elastisiteit fan floeistoffen en fêste stoffen, resultearret yn enoarme foarútgong yn materiaal ûndersyk. Ultrasone tiiddomeinreflektometers stjoere in ultrasone puls yn in materiaal en mjitte de refleksjes en diskontinuïteiten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten, en ferbetterje strukturele feiligens. Nei de Twadde Wrâldoarloch ûntdutsen ûnôfhinklike ûndersyksgroepen yn 'e Feriene Steaten, Ruslân en Japan in nije klasse fan syntetyske materialen neamd ferroelektrika, dy't in protte kearen hegere piëzo-elektryske konstanten útstalden as natuerlike materialen. Dit late ta yntinsyf ûndersyk om bariumtitanate te ûntwikkeljen, en letter leadzirkonaattitanate, materialen mei spesifike eigenskippen foar bepaalde tapassingen.
In wichtich foarbyld fan it gebrûk fan piëzoelektryske kristallen waard ûntwikkele troch Bell Telephone Laboratories nei de Twadde Wrâldoarloch. Frederick R. Lack, wurke yn de ôfdieling radiotelefony engineering,
Omkearber proses
Piezoelektrisiteit is in elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is it antwurd fan dizze materialen op tapaste meganyske stress. It wurd 'piezoelectricity' komt fan 'e Grykske wurden 'piezein' dy't 'squeeze' of 'press' betsjutte en 'ēlektron' betsjut 'amber', in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út 'e lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Foarbylden fan materialen dy't mjitbere piëzo-elektrisiteit generearje omfetsje lead zirconate titanate kristallen. Wannear't de statyske struktuer fan dizze kristallen wurdt misfoarme, se werom nei harren oarspronklike diminsje, en oarsom, as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, se feroarje harren statyske diminsje, produsearje ultrasound weagen.
Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie ûntdutsen piëzo-elektrisiteit yn 1880. It is sûnt brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, piëzoelektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators, elektroanyske apparaten, mikrobalansen, drive ultrasone nozzles, en ultrafine fokus optyske gearkomsten. It foarmet ek de basis foar it skennen fan probemikroskopen, dy't bylden op 'e skaal fan atomen oplosse kinne. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezo-elektrisiteit fynt ek deistich gebrûk, lykas it generearjen fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear te ûntstean. It pyroelektryske effekt, wêrby't in materiaal in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus, Franz Aepinus en René Haüy yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan amber. Antoine César Becquerel stelde in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading, mar eksperiminten bliken ûnbesluten.
Besikers fan it Hunterian Museum yn Glasgow kinne de Piezo Crystal Curie Compensator besjen, in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie. It kombinearjen fan har kennis fan pyroelektrisiteit mei in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand mei it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium en kalium tartraat tetrahydrate en kwarts ek eksposearre piezoelectricity, en in piezoelectric skiif waard brûkt om te generearjen in spanning doe't misfoarme. Dizze feroaring yn foarm waard sterk oerdreaun troch de Curies om it omkearde piëzoelektryske effekt te foarsizzen. It omkearde effekt waard wiskundich ôflaat fan fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, mar it wie in wichtich ark yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics). Dit beskreau de natuerlike kristalklassen dy't by steat binne om piëzoelektrisiteit en definieare de piëzoelektryske konstanten strikt mei tensoranalyse.
De praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten, lykas sonar, waard ûntwikkele yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. Dizze detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwartskristallen dy't soarchfâldich oan stielen platen lijmden, en in hydrofoan om de weromkommende echo te detektearjen. Troch in hege frekwinsje puls út te stjoeren fan 'e transducer en it mjitten fan de tiid dy't it duorret om de echo te hearren fan' e lûdswellen dy't fan in objekt ôfkeare, koene se de ôfstân fan it objekt berekkenje. Se brûkten piëzoelektrisiteit om dizze sonar in súkses te meitsjen. Dit projekt makke in yntinsive ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten, en yn 'e rin fan' e desennia waarden nije piëzoelektryske materialen en nije applikaasjes foar dizze materialen ûndersocht en ûntwikkele. Piezoelektryske apparaten
Wat feroarsaket piezoelektrisiteit?
Yn dizze seksje sil ik de oarsprong fan piëzoelektrisiteit ûndersykje en de ferskate materialen dy't dit ferskynsel eksposearje. Ik sil sjen nei it Grykske wurd 'piezein', de âlde boarne fan elektryske lading, en it pyroelektrisiteitseffekt. Ik sil ek de ûntdekkingen fan Pierre en Jacques Curie en de ûntwikkeling fan piëzoelektryske apparaten yn 'e 20e ieu besprekke.
Gryksk wurd Piezein
Piezoelektrisiteit is de accumulation fan elektryske lading yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It wurdt feroarsake troch de reaksje fan dizze materialen op tapaste meganyske stress. It wurd piezoelectricity komt fan it Grykske wurd "piezein", dat betsjut "te squeeze of drukke", en "ēlektron", wat "amber" betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út 'e lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, wat bekend is as it omkearde piëzoelektryske effekt en is de produksje fan ultrasoanwellen.
De Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie ûntdutsen piëzoelektrisiteit yn 1880. It piëzoelektryske effekt is brûkt foar in protte nuttige tapassingen, wêrûnder de produksje en deteksje fan lûd, piëzoelektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas mikrobalâns. , driuwende ultrasone nozzles, en ultrafine fokusjende optyske assemblies. It foarmet ek de basis fan skennende sondemikroskopen, dy't bylden op 'e skaal fan atomen oplosse kinne. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezoelectricity fynt deistich gebrûk, lykas it opwekken fan vonken om gas yn koken en ferwaarming apparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear. It pyroelektryske effekt, dat is de generaasje fan elektrysk potinsjeel yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, lutsend op 'e kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje stelden tusken meganyske stress en elektryske lading. Eksperiminten bliken ûnbegryplik.
By it museum yn Skotlân kinne besikers in piëzo-kristal Curie-kompensator besjen, in demonstraasje fan it direkte piëzo-elektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie. It kombinearjen fan har kennis fan pyroelektrisiteit mei in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om it kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand troch it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium potassium tartrate tetrahydrate en kwarts út Rochelle sâlt útstald piezoelectricity, en in piezoelectric skiif genereart spanning doe't misfoarme. Dizze feroaring yn foarm is sterk oerdreaun yn 'e demonstraasje fan' e Curies.
De Curies gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics). Dit beskreau de natuerlike kristalklassen dy't by steat binne ta piëzoelektrisiteit en definieare de piëzoelektryske konstanten strikt troch tensoranalyse.
Dizze praktyske tapassing fan piëzoelektrisiteit late ta de ûntwikkeling fan sonar yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. De detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, neamd in hydrofoan, te detect de werom echo nei emitting fan in hege frekwinsje puls. De transducer mjitten de tiid dy't it duorre om de echo te hearren fan lûdswellen dy't fan in objekt ôfkeare om de ôfstân fan it objekt te berekkenjen. It gebrûk fan piëzoelektrisiteit yn sonar wie in súkses, en it projekt makke in yntinsive ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten foar tsientallen jierren.
Nije piëzoelektryske materialen en nije tapassingen foar dizze materialen waarden ûndersocht en ûntwikkele, en piëzoelektryske apparaten fûnen huzen op in protte fjilden, lykas keramyske fonograafcartridges, dy't it spielerûntwerp ferienfâldige en makken foar goedkeapere, krekter platespilers dy't goedkeaper wiene om te ûnderhâlden en makliker te meitsjen bouwe. De ûntjouwing
Alde boarne fan elektryske lading
Piezoelectricity is de elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It wurdt feroarsake troch de reaksje fan it materiaal op tapaste meganyske stress. It wurd 'piezoelectricity' komt fan it Grykske wurd 'piezein', dat 'drukje of drukke' betsjut, en it wurd 'elektron', dat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út 'e lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom, as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, feroarje de kristallen har statyske dimensje yn in omkearde piezoelektryske effekt, produsearje ultrasound weagen.
It piëzoelektryske effekt waard ûntdutsen yn 1880 troch Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie. It wurdt eksploitearre foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en detectie fan lûd, piëzoelektryske inkjetprintsjen, de generaasje fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators, en elektroanyske apparaten lykas mikrobalâns en driuwende ultrasone sproeiers foar ultrafine fokus fan optyske assemblies. It foarmet ek de basis foar skennende sondemikroskopen, dy't brûkt wurde om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezoelektrisiteit fynt deistich gebrûk by it opwekken fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear te ûntstean. It pyroelektryske effekt, dat is de produksje fan elektrysk potinsjeel yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan 'e kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel dy't in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading. Lykwols, harren eksperiminten bliken unconclusive.
De werjefte fan in piëzo-kristal en de Curie-kompensator by it Hunterian Museum yn Skotlân demonstrearje it direkte piëzoelektryske effekt. It wie it wurk fan 'e bruorren Pierre en Jacques Curie dy't de kristalstruktueren ûndersocht en definieare dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, en kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics). Dit beskreau de natuerlike kristalklassen dy't by steat binne ta piëzoelektrisiteit en definieare de piëzoelektryske konstanten strikt troch tensoranalyse, wêrtroch de praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten mooglik is.
Sonar waard yn 'e Earste Wrâldoarloch ûntwikkele troch de Frânske Paul Langevin en syn kollega's, dy't in ultrasone ûnderseeboatdetektor ûntwikkele. De detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, en in hydrofoan te detect de werom echo. Troch in hege frekwinsje puls út te stjoeren fan 'e transducer en it mjitten fan de tiid dy't it duorret om de echo te hearren fan' e lûdswellen dy't fan in objekt stuitsje, koene se de ôfstân ta it objekt berekkenje. Se brûkten piëzoelektrisiteit om dizze sonar in súkses te meitsjen. It projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten foar tsientallen jierren.
Pyroelektrisiteit
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. It is in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It wurd "piezoelectricity" is ôflaat fan it Grykske wurd "piezein", dat betsjut "squeeze of drukke", en it Grykske wurd "ēlektron", dat betsjut "amber", in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt waard ûntdutsen troch de Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie yn 1880. It is in omkearber proses, wat betsjut dat materialen dy't it piëzoelektryske effekt fertoane ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Foarbylden fan materialen dy't mjitbere piëzo-elektrisiteit generearje omfetsje lead zirconate titanate kristallen. As in statyske struktuer is misfoarme, giet it werom nei syn oarspronklike diminsje. Oarsom, as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, wurdt it omkearde piëzoelektryske effekt produsearre, wat resulteart yn 'e produksje fan ultrasoundwellen.
It piëzoelektryske effekt wurdt eksploitearre foar in protte nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en detectie fan lûd, piëzoelektryske inkjetprintsjen, de generaasje fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators, en elektroanyske apparaten lykas mikrobalansen, driuwende ultrasone sproeiers, en ultrafine fokusjende optyske gearstallingen. It is ek de basis foar skennende sondemikroskopen, dy't brûkt wurde om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren, en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezoelectricity fynt deistich gebrûk, lykas it opwekken fan vonken om gas yn koken en ferwaarming apparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear. It pyroelektryske effekt, dat is de produksje fan elektrysk potinsjeel yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan 'e kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje steld hiene. tusken meganyske stress en elektryske lading. Eksperiminten bliken lykwols ûnbegryplik.
De werjefte fan in piëzokristal yn it Curie Compensator Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt. De bruorren Pierre en Jacques Curie kombinearren har kennis fan pyroelektrisiteit en har begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren om it begryp fan pyroelektrisiteit te jaan en it kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand yn it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natriumkaliumtartraattetrahydrate en kwarts waarden fûn om piëzoelektrisiteit te eksposearjen, en in piëzoelektryske skiif waard brûkt om in spanning te generearjen as deformearre. Dit waard sterk oerdreaun troch de Curies om it omkearde piëzoelektryske effekt te foarsizzen. It omkearde effekt waard wiskundich ôflaat troch fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Yn 'e desennia dy't folgen bleau piëzo-elektrisiteit in nijsgjirrigens fan it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics).
De ûntwikkeling fan sonar wie in súkses, en it projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten. Yn 'e desennia dy't folge, waarden nije piëzoelektryske materialen en nije tapassingen foar dizze materialen ûndersocht en ûntwikkele. Piëzoelektryske apparaten fûnen huzen op in protte fjilden, lykas keramyske fonograafpatronen, dy't it ûntwerp fan 'e spieler ferienfâldige en makken foar goedkeapere, krekter platespilers dy't goedkeaper wiene om te ûnderhâlden en makliker te bouwen. De ûntwikkeling fan ultrasone transducers tastien foar de maklike mjitting fan viskositeit en elastisiteit fan floeistoffen en fêste stoffen, resultearret yn enoarme foarútgong yn materiaal ûndersyk. Ultrasone tiiddomeinreflektometers stjoere in ultrasone puls yn in materiaal en mjitte de refleksjes en diskontinuïteiten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten, en ferbetterje strukturele feiligens.
Nei de Twadde Wrâldoarloch ûntdutsen ûnôfhinklike ûndersyksgroepen yn 'e Feriene Steaten, Ruslân en Japan in nije klasse fan syntetyske materialen neamd ferroelektrika, dy't piëzo-elektryske konstanten eksposearje dy't wiene
Piëzoelektryske materialen
Yn dizze seksje sil ik de materialen besprekke dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. Ik sil sjen nei kristallen, keramyk, biologyske matearje, bonken, DNA en aaiwiten, en hoe't se allegear reagearje op it piëzoelektryske effekt.
Crystals
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. It wurd piëzoelektrisiteit is ôflaat fan 'e Grykske wurden πιέζειν (piezein) dy't 'squeeze' of 'presse' betsjutte en ἤλεκτρον (ēlektron) dat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading. Piezoelektryske materialen omfetsje kristallen, keramyk, biologyske matearje, bonken, DNA en aaiwiten.
Piëzoelektrisiteit is in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Dit effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Foarbylden fan materialen dy't generearje mjitbere piezoelectricity omfiemet lead zirconate titanate kristallen, dat kin wurde ferfoarme ta harren oarspronklike diminsje of oarsom, feroarje harren statyske diminsje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast. Dit is bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt, en wurdt brûkt om ultrasoundwellen te produsearjen.
Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie ûntdutsen piëzo-elektrisiteit yn 1880. It piëzo-elektryske effekt is brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, wêrûnder de produksje en deteksje fan lûd, piëzo-elektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas as microbalances, drive ultrasone nozzles, en ultrafine fokus optyske gearkomsten. It foarmet ek de basis foar skennende sondemikroskopen, dy't brûkt wurde om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen. Piëzoelektryske pickups wurde ek brûkt yn elektroanysk fersterke gitaren en triggers yn moderne elektroanyske drums.
Piezoelektrisiteit fynt deistich gebrûk by it opwekken fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten te ûntstean, lykas yn fakkels en sigarettenaanstekers. It pyroelektryske effekt, dat is de generaasje fan elektrysk potensjeel yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, lûkend op kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading. Eksperiminten om dizze teory te bewizen wiene net konklúzjend.
De werjefte fan in piëzo-kristal yn 'e Curie-kompensator by it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt. De bruorren Pierre en Jacques Curie kombinearren har kennis fan pyroelektrisiteit mei in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren om oanlieding te jaan ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit. Se koene it kristalgedrach foarsizze en demonstreare it effekt yn kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, rietsûker en Rochelle sâlt. Natriumkaliumtartraattetrahydrate en kwarts eksposearren ek piëzoelektrisiteit. In piëzo-elektryske skiif generearret spanning doe't misfoarme; de feroaring yn foarm wurdt sterk oerdreaun yn 'e Curies' demonstraasje.
Se wiene ek yn steat om it omkearde piëzo-elektryske effekt te foarsizzen en de fûnemintele termodynamyske prinsipes derachter wiskundich ôf te lieden. Gabriel Lippmann die dat yn 1881. De Curies befêstigen fuortdaliks it bestean fan it omkearde effekt, en gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen.
Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, mar it wie in wichtich ark yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit útstalden, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), dy't de natuerlike kristalklassen beskreau dy't yn steat binne foar piëzoelektrisiteit en de piëzoelektryske konstanten strikt definieare mei tensoranalyse.
De praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten yn sonar waard ûntwikkele yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. Dizze detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwartskristallen dy't soarchfâldich oan stielen platen lijmden, in hydrofoan neamd, om de weromkommende echo te detektearjen nei it útstjitten fan in hege frekwinsjepuls. Troch de tiid te mjitten dy't it duorret om de echo te hearren fan lûdswellen dy't fan in foarwerp ôfkeare, koene se de ôfstân ta it objekt berekkenje. Dit gebrûk fan piezoelectricity yn sonar wie in súkses, en it projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piezoelectric apparaten oer de desennia.
Ceramics
Piëzoelektryske materialen binne fêste stoffen dy't elektryske lading sammelje yn reaksje op tapaste meganyske stress. Piezo-elektrisiteit is ôflaat fan 'e Grykske wurden πιέζειν (piezein) dy't 'squeeze' of 'press' betsjutte en ἤλεκτρον (ēlektron) dat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading. Piëzoelektryske materialen wurde brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, piëzoelektryske inkjetprintsjen, en de generaasje fan heechspanningselektrisiteit.
Piezoelektryske materialen wurde fûn yn kristallen, keramyk, biologyske matearje, bonken, DNA en aaiwiten. Keramyk is de meast foarkommende piëzoelektryske materialen dy't brûkt wurde yn deistige tapassingen. Keramyk wurdt makke fan in kombinaasje fan metaaloksiden, lykas lead zirconate titanate (PZT), dy't wurde ferwaarme oant hege temperatueren om in fêste te foarmjen. Keramyk is heul duorsum en kin ekstreme temperatueren en druk ferneare.
Piezoelektryske keramyk hat in ferskaat oan gebrûk, ynklusyf:
• It generearjen fan sparken om gas te ûntstean foar koken en ferwaarming apparaten, lykas fakkels en sigarettenaanstekers.
• Generearjen fan echografiewellen foar medyske ôfbylding.
• Generearjen fan hege spanning elektrisiteit foar klokgenerators en elektroanyske apparaten.
• Generearjen fan mikrobalansen foar gebrûk yn presys weagjen.
• Driving ultrasone nozzles foar ultrafine fokus fan optyske gearkomsten.
• It foarmjen fan de basis foar skennen sondemikroskopen, dy't bylden op 'e skaal fan atomen oplosse kinne.
• Pickups foar elektroanysk fersterke gitaren en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piëzoelektryske keramyk wurdt brûkt yn in breed skala oan tapassingen, fan konsuminteelektronika oant medyske ôfbylding. Se binne heul duorsum en kinne ekstreme temperatueren en druk ferneare, wêrtroch't se ideaal binne foar gebrûk yn in ferskaat oan yndustry.
Biologyske matearje
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. It is ôflaat fan it Grykske wurd 'piezein', dat 'persjen of drukken' betsjut, en 'ēlektron', dat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
Biologyske saken lykas bonken, DNA en aaiwiten binne ûnder de materialen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje. Dit effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Foarbylden fan dizze materialen binne lead zirconate titanate kristallen, dy't generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom, as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, feroarje de kristallen har statyske dimensje, en produsearje ultrasoundwellen troch it omkearde piëzoelektryske effekt.
De ûntdekking fan piëzoelektrisiteit waard dien troch Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie yn 1880. It is sûnt brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, lykas:
• Produksje en deteksje fan lûd
• Piezoelectric inkjet printsjen
• Generaasje fan hege spanning elektrisiteit
• Clock generator
• Elektroanyske apparaten
• Microbalances
• Drive ultrasone nozzles
• Ultrafine fokus optyske gearkomsten
• Foarmet de basis fan skennen sonde mikroskopen
• Resolve ôfbyldings op 'e skaal fan atomen
• Pickups yn elektroanysk fersterke gitaren
• Triggers yn moderne elektroanyske drums
Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn deistige items lykas gas koken en ferwaarming apparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear. It pyroelektryske effekt, dat is de produksje fan elektrysk potinsjeel yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu. Op grûn fan 'e kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel stelden se in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading, mar har eksperiminten bliken ûnbegryplik.
De werjefte fan in piezo-kristal yn 'e Curie Compensator by it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt. De bruorren Pierre en Jacques Curie kombinearren har kennis fan pyroelektrisiteit en har begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren om oanlieding te jaan ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en om it kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand troch it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium en kalium tartraat tetrahydrate en kwarts ek eksposearre piezoelectricity, en in piezoelectric skiif waard brûkt om te generearjen in spanning doe't misfoarme. Dit effekt waard sterk oerdreaun troch de Curies om it omkearde piëzoelektryske effekt te foarsizzen. It omkearde effekt waard wiskundich ôflaat fan fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's 'Lehrbuch der Kristallphysik' (Textbook of Crystal Physics).
Bonke
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. Bone is ien sa'n materiaal dat dit ferskynsel eksposearret.
Bone is in soarte fan biologyske matearje dat is gearstald út aaiwiten en mineralen, ynklusyf kollagen, kalzium, en fosfor. It is it meast piëzoelektryske fan alle biologyske materialen, en is by steat om in spanning te generearjen as it wurdt ûnderwurpen oan meganyske stress.
It piëzoelektryske effekt yn bonken is in gefolch fan syn unike struktuer. It is gearstald út in netwurk fan kollagenfezels dy't ynbêde binne yn in matrix fan mineralen. As de bonke wurdt ûnderwurpen oan meganyske stress, de kollagen fezels bewege, wêrtroch't de mineralen wurde polarized en generearje in elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt yn bonken hat in oantal praktyske tapassingen. It wurdt brûkt yn medyske ôfbylding, lykas echografie en röntgenôfbylding, om bonkenfraktueren en oare abnormaliteiten te detektearjen. It wurdt ek brûkt yn gehoarapparaten foar bongelieding, dy't it piëzoelektryske effekt brûke om lûdswellen te konvertearjen yn elektryske sinjalen dy't direkt nei it binnenear stjoerd wurde.
It piëzoelektryske effekt yn bonken wurdt ek brûkt yn ortopedyske ymplantaten, lykas keunstmjittige gewrichten en prosthetyske ledematen. De ymplantaten brûke it piëzoelektryske effekt om meganyske enerzjy te konvertearjen yn elektryske enerzjy, dy't dan brûkt wurdt om it apparaat te betsjinjen.
Derneist wurdt it piëzoelektryske effekt yn bonken ûndersocht foar gebrûk yn 'e ûntwikkeling fan nije medyske behannelingen. Bygelyks ûndersiikje ûndersikers it gebrûk fan piëzoelektrisiteit om bonkengroei te stimulearjen en beskeadige weefsel te reparearjen.
Oer it algemien is it piëzoelektryske effekt yn bonken in fassinearjend ferskynsel mei in breed oanbod fan praktyske tapassingen. It wurdt brûkt yn in ferskaat oan medyske en technologyske tapassingen, en wurdt ferkend foar gebrûk yn 'e ûntwikkeling fan nije behannelingen.
DNA
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. DNA is ien sa'n materiaal dat dit effekt fertoant. DNA is in biologysk molekule fûn yn alle libbene organismen en is gearstald út fjouwer nukleotidebasen: adenine (A), guanine (G), cytosine (C), en thymine (T).
DNA is in komplekse molekule dat kin wurde brûkt om elektryske lading te generearjen as se ûnderwurpen wurde oan meganyske stress. Dit komt troch it feit dat DNA-molekulen binne gearstald út twa stringen fan nukleotiden dy't byinoar hâlden wurde troch wetterstofbânen. As dizze obligaasjes brutsen wurde, wurdt elektryske lading generearre.
It piëzoelektryske effekt fan DNA is brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf:
• Generearjen fan elektrisiteit foar medyske ymplantaten
• Detektearje en mjitten fan meganyske krêften yn sellen
• Ûntwikkeljen fan nanoscale sensors
• It meitsjen fan biosensors foar DNA-sekwinsjes
• Generearjen fan echografie weagen foar imaging
It piëzoelektryske effekt fan DNA wurdt ek ûndersocht foar it mooglike gebrûk yn 'e ûntwikkeling fan nije materialen, lykas nanotraden en nanotubes. Dizze materialen kinne brûkt wurde foar in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf enerzjyopslach en sensing.
It piëzoelektryske effekt fan DNA is wiidweidich ûndersocht en is fûn dat it heul gefoelich is foar meganyske stress. Dit makket it in weardefol ark foar ûndersikers en yngenieurs dy't op syk binne nei nije materialen en technologyen te ûntwikkeljen.
Ta beslút, DNA is in materiaal dat eksposearret de piezoelectric effekt, dat is de mooglikheid om te sammeljen elektryske lading yn reaksje op tapaste meganyske stress. Dit effekt is brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf medyske ymplantaten, nanoskaal sensors, en DNA-sekwinsje. It wurdt ek ûndersocht foar it mooglike gebrûk yn 'e ûntwikkeling fan nije materialen, lykas nanotraden en nanotubes.
aaiwiten
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. Piezoelektryske materialen, lykas aaiwiten, kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA, fertoane dit effekt. Proteins, benammen, binne in unyk piëzoelektrysk materiaal, om't se binne gearstald út in komplekse struktuer fan aminosoeren dy't kinne wurde ferfoarme om elektryske lading te generearjen.
Proteins binne it meast foarkommende type piëzoelektrysk materiaal, en se wurde fûn yn in ferskaat oan foarmen. Se kinne fûn wurde yn 'e foarm fan enzymen, hormonen en antykladen, lykas yn' e foarm fan strukturele aaiwiten lykas kollagen en keratine. Proteins wurde ek fûn yn 'e foarm fan spierproteinen, dy't ferantwurdlik binne foar spierkontraksje en ûntspanning.
It piëzoelektryske effekt fan aaiwiten komt troch it feit dat se binne gearstald út in komplekse struktuer fan aminosoeren. As dizze aminosoeren ferfoarme wurde, generearje se elektryske lading. Dizze elektryske lading kin dan brûkt wurde om in ferskaat oan apparaten, lykas sensors en actuators, te betsjinjen.
Proteins wurde ek brûkt yn in ferskaat oan medyske tapassingen. Se wurde bygelyks brûkt om de oanwêzigens fan bepaalde aaiwiten yn it lichem te detektearjen, dy't brûkt wurde kinne om sykten te diagnostizen. Se wurde ek brûkt om de oanwêzigens fan bepaalde baktearjes en firussen te spoaren, dy't kinne wurde brûkt om ynfeksjes te diagnostizen.
Proteins wurde ek brûkt yn in ferskaat oan yndustriële tapassingen. Se wurde bygelyks brûkt om sensoren en actuators te meitsjen foar in ferskaat oan yndustriële prosessen. Se wurde ek brûkt om materialen te meitsjen dy't brûkt wurde kinne by de bou fan fleantugen en oare auto's.
Ta beslút binne aaiwiten in unyk piëzoelektrysk materiaal dat kin wurde brûkt yn in ferskaat oan tapassingen. Se besteane út in komplekse struktuer fan aminosoeren dy't kinne wurde ferfoarme om elektryske lading te generearjen, en se wurde brûkt yn in ferskaat oan medyske en yndustriële tapassingen.
Enerzjy Harvesting mei Piezoelectricity
Yn dizze seksje sil ik besprekke hoe't piëzoelektrisiteit kin wurde brûkt om enerzjy te rispjen. Ik sil de ferskate tapassingen fan piëzoelektrisiteit besjen, fan piëzoelektryske inkjetprintsje oant klokgenerators en mikrobalansen. Ik sil ek de skiednis fan piëzo-elektrisiteit ûndersykje, fan har ûntdekking troch Pierre Curie oant it gebrûk yn 'e Twadde Wrâldoarloch. Uteinlik sil ik de hjoeddeistige steat fan 'e piëzoelektryske yndustry en it potensjeel foar fierdere groei besprekke.
Piëzoelektryske Inkjet Printing
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om in elektryske lading te generearjen yn reaksje op tapaste meganyske stress. It wurd 'piezo-elektrisiteit' is ôflaat fan 'e Grykske wurden 'piezein' (persen of drukke) en 'elektron' (amber), in âlde boarne fan elektryske lading. Piëzoelektryske materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA, wurde brûkt yn in ferskaat oan tapassingen.
Piezoelektrisiteit wurdt brûkt om heechspanningselektrisiteit te generearjen, as klokgenerator, yn elektroanyske apparaten en yn mikrobalansen. It wurdt ek brûkt om ultrasone sproeiers en ultrafine optyske optyske gearstallingen te riden. Piëzoelektryske inkjetprintsjen is in populêre tapassing fan dizze technology. Dit is in soarte fan printsjen dy't piëzo-elektryske kristallen brûkt om in hege frekwinsje trilling te generearjen, dy't wurdt brûkt om druppeltjes fan inket op in side út te spuiten.
De ûntdekking fan piëzoelektrisiteit datearret út 1880, doe't Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie it effekt ûntdutsen. Sûnt dy tiid is it piëzoelektryske effekt brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen. Piezoelektrisiteit wurdt brûkt yn deistige items lykas gaskoken en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en pickups yn elektroanysk fersterke gitaren en triggers yn moderne elektroanyske drums.
Piëzoelektrisiteit wurdt ek brûkt yn wittenskiplik ûndersyk. It is de basis foar skennende sondemikroskopen, dy't brûkt wurde om bylden op in skaal fan atomen op te lossen. It wurdt ek brûkt yn ultrasone tiiddomeinreflektometers, dy't ultrasone pulsen yn in materiaal stjoere en de refleksjes mjitte om diskontinuïteiten te detektearjen en gebreken te finen yn gegoten metalen en stiennen objekten.
De ûntwikkeling fan piëzoelektryske apparaten en materialen is oandreaun troch de needsaak foar bettere prestaasjes en maklikere produksjeprosessen. Yn 'e Feriene Steaten hat de ûntwikkeling fan kwartskristallen foar kommersjeel gebrûk in wichtige faktor west yn' e groei fan 'e piëzoelektryske yndustry. Yn tsjinstelling, Japanske fabrikanten binne by steat om fluch diele ynformaasje en ûntwikkeljen fan nije applikaasjes, dy't liedt ta rappe groei yn de Japanske merk.
Piezo-elektrisiteit hat revolúsjonearre de manier wêrop wy enerzjy brûke, fan deistige items lykas oanstekers oant avansearre wittenskiplik ûndersyk. It is in alsidige technology dy't ús yn steat hat om nije materialen en tapassingen te ferkennen en te ûntwikkeljen, en it sil jierrenlang in wichtich part fan ús libben bliuwe.
Generaasje fan hege spanning elektrisiteit
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde fêste materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. It wurd 'piezoelectricity' is ôflaat fan 'e Grykske wurden 'piezein' dy't 'squeeze' of 'press' betsjut en 'ēlektron' betsjut 'amber', in âlde boarne fan elektryske lading. Piëzoelektrisiteit is in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristallijne materialen mei inversionsymmetry.
It piëzoelektryske effekt is in omkearber proses; Materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje, fertoane ek it omkearde piëzoelektryske effekt, de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, in ferskynsel bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt, dat brûkt wurdt yn 'e produksje fan echografiewellen.
It piëzoelektryske effekt wurdt brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf de generaasje fan heechspanningselektrisiteit. Piëzoelektryske materialen wurde brûkt yn 'e produksje en deteksje fan lûd, yn piëzoelektryske inkjetprintsjen, yn klokgenerators, yn elektroanyske apparaten, yn mikrobalansen, yn driuwende ultrasone sproeiers, en yn ultrafine fokusearjende optyske gearstallingen.
Piezoelektrisiteit wurdt ek brûkt yn deistige tapassingen, lykas it opwekken fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten te ûntstean, yn fakkels, sigarettenaanstekers, en pyroelektryske effektmaterialen, dy't elektrysk potinsjeel generearje yn reaksje op in temperatuerferoaring. Dit effekt waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading stelden, hoewol't har eksperiminten net konklúzje wiene.
De kombinearre kennis fan pyroelektrisiteit en it begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand troch it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium potassium tartrate tetrahydrate en kwarts ek eksposearre piezoelectricity, en in piezoelectric skiif waard brûkt om te generearjen in spanning doe't misfoarme. Dit waard sterk oerdreaun yn 'e Curies' demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt.
De bruorren Pierre en Jacques Curie gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, mar it wie in wichtich ark yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit útstalden, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), dy't de natuerlike kristalklassen beskreau dy't yn steat binne foar piëzoelektrisiteit en de piëzoelektryske konstanten strikt definieare mei tensoranalyse.
De praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten begon mei de ûntwikkeling fan sonar yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. De detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich oan stielen platen, en in hydrofoan te spoaren de werom echo. Troch in hege frekwinsje puls út te stjoeren fan 'e transducer en it mjitten fan de tiid dy't it duorret om de echo te hearren fan' e lûdswellen dy't fan in objekt ôfkeare, koene se de ôfstân fan it objekt berekkenje. Se brûkten piëzoelektrisiteit om de sonar in súkses te meitsjen, en it projekt makke in yntinsive ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten oer de folgjende desennia.
Nije piëzoelektryske materialen en nije tapassingen foar dizze materialen waarden ûndersocht en ûntwikkele. Piëzo-elektryske apparaten fûnen huzen yn in ferskaat oan fjilden, lykas keramyske fonograafcartridges, dy't it spielerûntwerp ferienfâldige en makken foar goedkeapere, krekter platespilers dy't goedkeaper wiene om te ûnderhâlden en makliker te bouwen. De ûntwikkeling fan ultrasone transducers tastien foar maklike mjitting fan viscosity en elastisiteit fan floeistoffen en fêste stoffen, resultearret yn enoarme foarútgong yn materiaal ûndersyk. Ultrasone tiiddomeinreflektometers stjoere in ultrasone puls yn in materiaal en mjitte de refleksjes en diskontinuïteiten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten, en ferbetterje strukturele feiligens.
De Twadde Wrâldoarloch seach unôfhinklike ûndersyksgroepen yn 'e Feriene Steaten, Ruslân en Japan in nije klasse fan syntetyske materialen ûntdutsen neamd fer
Klok Generator
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. Dit ferskynsel is brûkt om in oantal nuttige applikaasjes te meitsjen, ynklusyf klokgenerators. Klokgenerators binne apparaten dy't piëzoelektrisiteit brûke om elektryske sinjalen te generearjen mei krekte timing.
Klokgenerators wurde brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, lykas yn kompjûters, telekommunikaasje en autosystemen. Se wurde ek brûkt yn medyske apparaten, lykas pacemakers, om krekte timing fan elektryske sinjalen te garandearjen. Klokgenerators wurde ek brûkt yn yndustriële automatisearring en robotika, wêr't krekte timing essensjeel is.
It piëzoelektryske effekt is basearre op de lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Dit effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje, ek meganyske spanning kinne generearje as in elektrysk fjild wurdt tapast. Dit is bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt en wurdt brûkt om ultrasoundwellen te produsearjen.
Klokgenerators brûke dit omkearde piëzoelektryske effekt om elektryske sinjalen te generearjen mei krekte timing. It piëzoelektryske materiaal wurdt ferfoarme troch in elektrysk fjild, wêrtroch it triljet op in spesifike frekwinsje. Dizze trilling wurdt dan omset yn in elektrysk sinjaal, dat wurdt brûkt om in presys timing sinjaal te generearjen.
Klokgenerators wurde brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, fan medyske apparaten oant yndustriële automatisearring. Se binne betrouber, akkuraat en maklik te brûken, wêrtroch't se in populêre kar binne foar in protte applikaasjes. Piezoelectricity is in wichtich part fan moderne technology, en klok generators binne mar ien fan de protte tapassingen fan dit ferskynsel.
Elektroanyske apparaten
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde fêste materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. Dit ferskynsel, bekend as it piëzoelektryske effekt, wurdt brûkt yn in ferskaat oan elektroanyske apparaten, fan pickups yn elektroanysk fersterke gitaren oant triggers yn moderne elektroanyske drums.
Piëzoelektrisiteit is ôflaat fan 'e Grykske wurden πιέζειν (piezein) dy't "squeeze" of "pressje" betsjut en ἤλεκτρον (ēlektron) betsjut "amber", in âlde boarne fan elektryske lading. Piëzoelektryske materialen binne kristallen, keramyk en biologyske saken lykas bonken en DNA-proteinen, dy't it piëzoelektryske effekt fertoane.
It piëzoelektryske effekt is in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, in ferskynsel bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt, dat brûkt wurdt yn 'e produksje fan echografiewellen.
De ûntdekking fan piëzoelektrisiteit wurdt byskreaun oan Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie, dy't it direkte piëzoelektryske effekt oantoand yn 1880. Harren kombinearre kennis fan pyroelektrisiteit en begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan it pyroelektryske effekt, en de mooglikheid om te foarsizzen. kristalgedrach waard oantoand mei it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt.
Piezo-elektrisiteit is brûkt yn in ferskaat oan deistige tapassingen, lykas it generearjen fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten te ûntstean, fakkels, sigarettenaanstekers, en pyroelektryske effektmaterialen dy't elektryske potinsjeel generearje yn reaksje op in temperatuerferoaring. Dit waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske spanning en elektryske lading stelden. Eksperiminten bliken lykwols ûnbetrouber, oant de werjefte fan in piëzo-kristal yn it Curie-kompensatormuseum yn Skotlân it direkte piëzo-elektryske effekt troch de Curie-bruorren oantoand.
Piëzoelektrisiteit wurdt brûkt yn in ferskaat oan elektroanyske apparaten, fan pickups yn elektroanysk fersterke gitaren oant triggers yn moderne elektroanyske drums. It wurdt ek brûkt yn 'e produksje en deteksje fan lûd, piëzoelektryske inkjetprintsjen, de generaasje fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators, mikrobalansen, driuwende ultrasone sproeiers, en ultrafine fokusearjende optyske gearstallingen. Piëzo-elektrisiteit is ek de basis foar skennende sondemikroskoop, dy't brûkt wurde om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen.
Mikrobalâns
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde fêste materialen om elektryske lading te sammeljen yn reaksje op tapaste meganyske stress. Piezo-elektrisiteit is ôflaat fan 'e Grykske wurden πιέζειν (piezein), wat "squeeze" of "press" betsjut, en ἤλεκτρον (ēlektron), wat "amber" betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
Piezoelektrisiteit wurdt brûkt yn in ferskaat oan deistige tapassingen, lykas it generearjen fan vonken om gas te ûntstean foar koken en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear. It wurdt ek brûkt yn 'e produksje en deteksje fan lûd, en yn piëzoelektryske inkjetprintsjen.
Piezoelectricity wurdt ek brûkt foar it generearjen fan hege spanning elektrisiteit, en is de basis fan klok generators en elektroanyske apparaten lykas microbalances. Piezoelectricity wurdt ek brûkt om te riden ultrasone sproeiers en ultrafine fokus optyske gearkomsten.
De ûntdekking fan piëzoelektrisiteit wurdt ynskreaun oan Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie yn 1880. De bruorren Curie kombinearren harren kennis fan pyroelektrisiteit en harren begryp fan de ûnderlizzende kristalstruktueren om oanlieding te jaan ta it konsept fan piëzoelektrisiteit. Se koene it kristalgedrach foarsizze en demonstreare it effekt yn kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, rietsûker en Rochelle sâlt.
It piëzoelektryske effekt waard brûkt foar nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd. De ûntwikkeling fan sonar yn de Earste Wrâldoarloch wie in grutte trochbraak yn it brûken fan piëzoelektrisiteit. Nei de Twadde Wrâldoarloch ûntdutsen ûnôfhinklike ûndersyksgroepen yn 'e Feriene Steaten, Ruslân en Japan in nije klasse fan syntetyske materialen neamd ferroelektrika, dy't piëzo-elektryske konstanten oant tsien kear heger as natuerlike materialen eksposearje.
Dit late ta yntinsyf ûndersyk en ûntwikkeling fan bariumtitanate en letter lead zirconate titanate materialen, dy't spesifike eigenskippen hiene foar bepaalde tapassingen. In wichtich foarbyld fan it gebrûk fan piëzoelektryske kristallen waard ûntwikkele by Bell Telephone Laboratories nei de Twadde Wrâldoarloch.
Frederick R. Lack, wurke yn de radio telefony engineering ôfdieling, ûntwikkele in cut crystal dat operearre oer in breed skala oan temperatueren. Lack's kristal hie de swiere aksessoires fan eardere kristallen net nedich, wat it gebrûk yn fleantugen fasilitearre. Dizze ûntwikkeling koe de Alliearde loftmacht meidwaan oan koördinearre massa-oanfallen mei loftfeartradio.
De ûntwikkeling fan piëzoelektryske apparaten en materialen yn 'e Feriene Steaten holden ferskate bedriuwen yn bedriuw, en de ûntwikkeling fan kwartskristallen waard kommersjeel eksploitearre. Piëzoelektryske materialen binne sûnt brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf medyske ôfbylding, ultrasone skjinmeitsjen, en mear.
Drive Ultrasone Nozzle
Piezoelektrisiteit is de elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is in reaksje op tapaste meganyske stress en is ôflaat fan 'e Grykske wurden 'piezein', wat 'squeeze' of 'press' betsjut, en 'elektron', wat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt is in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjut dat materialen dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. In foarbyld hjirfan is lead zirconate titanate kristallen, dy't generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom, as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, feroarje de kristallen har statyske dimensje, wat resulteart yn it omkearde piëzoelektryske effekt, dat is de produksje fan ultrasoundwellen.
Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie ûntdutsen piëzo-elektrisiteit yn 1880 en it is sûnt brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd. Piezo-elektrisiteit fynt ek deistich gebrûk, lykas it generearjen fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear te ûntstean.
It pyroelektryske effekt, dat is it materiaal dat in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus, Franz Aepinus, en midden fan 'e 18e ieu tekene kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel dy't de relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading. Eksperiminten om dit te bewizen wiene net konklúzjend.
De werjefte fan in piëzokristal yn de Curie Compensator yn it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie. It kombinearjen fan har kennis fan pyroelektrisiteit en it begripen fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en liet se it kristalgedrach foarsizze. Dit waard oantoand mei it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium en kalium tartraat tetrahydrate en kwarts ek eksposearre piezoelectricity, en in piezoelectric skiif waard brûkt om te generearjen in spanning doe't misfoarme. Dit waard troch de Curies sterk oerdreaun om it omkearde piëzoelektryske effekt te foarsizzen, dat wiskundich ôflaat waard út fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, mar wie in wichtich ark yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie yn har wurk om kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje. Dit kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), dy't de natuerlike kristalklassen beskreau dy't by steat binne ta piëzo-elektrisiteit en de piëzo-elektryske konstanten strikt definieare troch tensoranalyse.
De praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten begûn mei sonar, dat waard ûntwikkele yn de Earste Wrâldkriich. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. De detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, neamd in hydrofoan, te detect de werom echo nei emitting fan in hege frekwinsje puls. Troch de tiid te mjitten dy't it duorret om de echo te hearren fan lûdswellen dy't fan in objekt stuitsje, kinne se de ôfstân fan it objekt berekkenje. Dit gebrûk fan piezoelectricity yn sonar wie in súkses, en it projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piezoelectric apparaten foar tsientallen jierren.
Nije piëzo-elektryske materialen en nije applikaasjes foar dizze materialen waarden ferkend en ûntwikkele, en piëzo-elektryske apparaten fûnen huzen yn fjilden lykas keramyske fonograafcartridges, dy't it spielerûntwerp ferienfâldige en makke foar goedkeapere, krekter platespilers dy't goedkeaper wiene om te ûnderhâlden en makliker te bouwen . De ûntwikkeling fan ultrasone transducers tastien foar maklike mjitting fan viscosity en elastisiteit fan floeistoffen en fêste stoffen, resultearret yn enoarme foarútgong yn materiaal ûndersyk. Ultrasone tiiddomeinreflektometers stjoere in ultrasone puls troch in materiaal en mjitten de refleksjes en diskontinuïteiten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten
Ultrafine Focusing Optical Assemblies
Piezoelektrisiteit is it fermogen fan bepaalde materialen om elektryske lading te sammeljen as se ûnderwurpen wurde oan meganyske stress. It is in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken elektryske en meganyske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Piëzo-elektrisiteit is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild.
Piezoelektrisiteit is brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, en de generaasje fan heechspanningselektrisiteit. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn inkjet printsjen, klok generators, elektroanyske apparaten, microbalances, drive ultrasone nozzles, en ultrafine fokus optyske gearstallingen.
Piezo-elektrisiteit waard ûntdutsen yn 1880 troch Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie. It piëzoelektryske effekt wurdt eksploitearre yn nuttige tapassingen, lykas de produksje en deteksje fan lûd, en de generaasje fan heechspanningselektrisiteit. Piëzo-elektryske inkjetprintsjen wurdt ek brûkt, lykas klokgenerators, elektroanyske apparaten, mikrobalansen, ultrasone sproeiers, en ultrafine optyske optyske gearstallingen.
Piezo-elektrisiteit hat syn wei fûn yn it deistich gebrûk, lykas it generearjen fan vonken om gas te ûntstean foar koken en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en pyroelektryske effektmaterialen dy't elektryske potinsjeel generearje yn reaksje op in temperatuerferoaring. Dit effekt waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel dy't in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading stelden. Eksperiminten bliken ûnbegryplik.
De werjefte fan in piëzokristal yn de Curie Compensator yn it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie. Yn kombinaasje mei har kennis fan pyroelektrisiteit en har begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren, joegen se oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand yn it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt.
Natrium- en kaliumtartraat-tetrahydrate, en kwarts en Rochelle-sâlt eksposearren piëzo-elektrisiteit, en in piëzo-elektryske skiif waard brûkt om in spanning te generearjen as it ferfoarme waard, hoewol de feroaring yn foarm wie sterk oerdreaun. De Curies foarspelden it omkearde piëzo-elektryske effekt, en it omkearde effekt waard wiskundich ôflaat fan fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881. De Curies befêstigen fuortendaliks it bestean fan it omkearde effekt, en gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro- elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen.
Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics). Dit beskreau de natuerlike kristalklassen dy't by steat binne ta piëzoelektrisiteit en definieare de piëzoelektryske konstanten strikt mei tensoranalyse foar praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten.
De ûntwikkeling fan sonar wie in súkses projekt dat makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piëzo-elektryske apparaten. Desennia letter waarden nije piëzoelektryske materialen en nije tapassingen foar dizze materialen ûndersocht en ûntwikkele. Piëzo-elektryske apparaten fûnen huzen yn in ferskaat oan fjilden, lykas keramyske fonograafcartridges, dy't spielerûntwerp ferienfâldige en platespilers goedkeaper makken en makliker te ûnderhâlden en te bouwen. De ûntwikkeling fan ultrasone transducers tastien foar de maklike mjitting fan viskositeit en elastisiteit fan floeistoffen en fêste stoffen, resultearret yn enoarme foarútgong yn materiaal ûndersyk. Ultrasone tiiddomeinreflektometers stjoere in ultrasone puls yn in materiaal en mjitte de refleksjes en diskontinuïteiten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten, en ferbetterje strukturele feiligens.
It begjin fan it mêd fan piëzoelektrisiteitsbelangen waarden befeilige mei de rendabele oktroaien fan nije materialen ûntwikkele út kwartskristallen, dy't kommersjeel brûkt waarden as piëzoelektrysk materiaal. Wittenskippers sochten nei materialen mei hegere prestaasjes, en nettsjinsteande foarútgong yn materialen en maturaasje fan produksjeprosessen, groeide de merk fan 'e Feriene Steaten net fluch. Yn tsjinstelling, Japanske fabrikanten dielde ynformaasje fluch en nije applikaasjes foar groei yn 'e Feriene Steaten piezoelektryske yndustry te lijen yn tsjinstelling ta Japanske fabrikanten.
Piezoelektryske motors
Yn dizze seksje sil ik prate oer hoe't piëzoelektrisiteit wurdt brûkt yn moderne technology. Fan skennende sondemikroskopen dy't ôfbyldings op 'e skaal fan atomen kinne oplosse oant pickups foar elektroanysk fersterke gitaren en triggers foar moderne elektroanyske drums, is piëzoelektrisiteit in yntegraal ûnderdiel wurden fan in protte apparaten. Ik sil de skiednis fan piëzoelektrisiteit ûndersykje en hoe't it is brûkt yn in ferskaat oan tapassingen.
Foarmet Basis fan Scanning Probe Mikroskopen
Piezoelectricity is de elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is it antwurd op tapaste meganyske stress, en it wurd piezoelectricity komt fan it Grykske wurd πιέζειν (piezein) dat "squeeze" of "press" betsjut en ἤλεκτρον (ēlektron) betsjut "amber", in âlde boarne fan elektryske lading.
Piëzoelektryske motors binne apparaten dy't it piëzoelektryske effekt brûke om beweging te generearjen. Dit effekt is de lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjuttet dat materialen dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Foarbylden fan materialen dy't mjitbere piëzo-elektrisiteit generearje binne lead zirconate titanate kristallen.
It piëzoelektryske effekt wurdt eksploitearre yn nuttige tapassingen, lykas de produksje en detectie fan lûd, piëzoelektryske inkjetprintsjen, de generaasje fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators, en elektroanyske apparaten lykas mikrobalansen en driuwende ultrasone sproeiers foar ultrafine fokusje optyske gearstallingen. It foarmet ek de basis fan skennende mikroskopen, dy't brûkt wurde om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen.
Piezo-elektrisiteit waard ûntdutsen yn 1880 troch Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie. It sicht fan in piëzokristal en de Curie-kompensator is te sjen yn it Hunterian Museum yn Skotlân, dat in demonstraasje is fan it direkte piëzo-elektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie.
It kombinearjen fan har kennis fan pyroelektrisiteit en har begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit, wêrtroch't se it kristalgedrach kinne foarsizze. Dit waard oantoand troch it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium- en kaliumtartraattetrahydrate, en kwarts en Rochelle-sâlt eksposearren piëzo-elektrisiteit, en in piëzo-elektryske skiif waard brûkt om in spanning te generearjen as se misfoarme waarden, hoewol dit troch de Curies sterk oerdreaun waard.
Se foarsei ek it omkearde piëzo-elektryske effekt, en dit waard wiskundich ôflaat fan fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881. De Curies befêstigen fuortendaliks it bestean fan it omkearde effekt, en gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro-elasto- meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen.
Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), dy't de natuerlike kristalklassen beskreau dy't yn steat binne foar piëzo-elektrisiteit en de piëzoelektryske konstanten en tensoranalyze strikt definieare.
Dit late ta de praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten, lykas sonar, dy't ûntwikkele waard yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. Dizze detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, en in hydrofoan te spoaren de werom echo nei emitting fan in hege frekwinsje puls út de transducer. Troch de tiid te mjitten dy't it duorret om de echo te hearren fan de lûdswellen dy't fan in foarwerp ôfkeare, koene se de ôfstân fan it objekt berekkenje. Se brûkten piëzoelektrisiteit om dizze sonar in súkses te meitsjen, en it projekt makke in yntinsive ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten foar tsientallen jierren.
Nije piëzo-elektryske materialen en nije applikaasjes foar dizze materialen waarden ferkend en ûntwikkele, en piëzo-elektryske apparaten fûnen huzen op in protte fjilden, lykas keramyske fonograafcartridges, dy't it spielerûntwerp ferienfâldige en makke foar goedkeapere en krekter platespilers dy't goedkeaper wiene om te ûnderhâlden en makliker te meitsjen bouwe. De ûntwikkeling fan ultrasone transducers tastien foar maklike mjitting fan viscosity en elastisiteit fan floeistoffen en fêste stoffen, resultearret yn enoarme foarútgong yn materiaal ûndersyk. Ultrasone tiiddomeinreflektometers stjoere in ultrasone puls yn in materiaal en mjitte de refleksjes en diskontinuïteiten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten, en ferbetterje strukturele feiligens.
Tidens de Twadde Wrâldoarloch, ûnôfhinklike ûndersyk groepen yn 'e Feriene
Ofbyldings oplosse op skaal fan atomen
Piezoelektrisiteit is de elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is in reaksje op tapaste meganyske spanning en is ôflaat fan it Grykske wurd 'piezein', dat squeeze of drukke betsjut. It piëzoelektryske effekt komt út 'e lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten yn kristalline materialen mei inversionsymmetry.
Piëzoelektrisiteit is in omkearber proses, en materialen dy't it piëzo-elektryske effekt fertoane, fertoane ek it omkearde piëzoelektryske effekt, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Foarbylden hjirfan omfetsje leadzirconate titanate kristallen, dy't mjitbere piëzoelektrisiteit generearje as har statyske struktuer is ferfoarme fan har oarspronklike diminsje. Oarsom feroarje kristallen har statyske dimensje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, dat bekend is as it omkearde piëzoelektryske effekt en wurdt brûkt yn 'e produksje fan ultrasoundwellen.
Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie ûntdutsen piëzo-elektrisiteit yn 1880. It piëzo-elektryske effekt is brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, piëzo-elektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas microbalances en driuwende ultrasone nozzles. It foarmet ek de basis fan skennende mikroskopen, dy't brûkt wurde om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen.
Piezoelektrisiteit wurdt ek brûkt yn deistige tapassingen, lykas it opwekken fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear te ûntstean. It pyroelektryske effekt, dat in materiaal is dat in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard yn 'e midden fan' e 18e iuw studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus. Op grûn fan 'e kennis fan René Haüy en Antoine César Becquerel stelden se in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading, mar har eksperiminten bliken ûnbegryplik.
Besikers fan it Hunterian Museum yn Glasgow kinne in piezo-kristal Curie-kompensator besjen, in demonstraasje fan it direkte piëzo-elektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie. Yn kombinaasje mei har kennis fan pyroelektrisiteit en begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joegen se oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand troch it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium en potassium tartrate tetrahydrate, en kwarts en Rochelle sâlt útstald piezoelectricity, en in piezoelectric skiif genereart in spanning doe't misfoarme, hoewol't de feroaring yn foarm is sterk oerdreaun. De Curies koene it omkearde piëzoelektryske effekt foarsizze, en it omkearde effekt waard wiskundich ôflaat fan fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, mar it wie in wichtich ark yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics).
Pickups elektroanysk fersterke gitaren
Piëzoelektryske motors binne elektryske motoren dy't it piëzoelektryske effekt brûke om elektryske enerzjy te konvertearjen yn meganyske enerzjy. It piëzoelektryske effekt is it fermogen fan bepaalde materialen om in elektryske lading te generearjen as se ûnderwurpen wurde oan meganyske stress. Piëzoelektryske motors wurde brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, fan it oandriuwen fan lytse apparaten lykas horloazjes en klokken oant it oandriuwen fan gruttere masines lykas robots en medyske apparatuer.
Piëzoelektryske motors wurde brûkt yn pickups elektroanysk fersterke gitaren. Dizze pickups brûke it piëzoelektryske effekt om de vibraasjes fan 'e gitaarsnaren te konvertearjen yn in elektrysk sinjaal. Dit sinjaal wurdt dan fersterke en stjoerd nei in fersterker, dy't produsearret it lûd fan de gitaar. Piëzoelektryske pickups wurde ek brûkt yn moderne elektroanyske trommels, wêr't se wurde brûkt om de trillingen fan 'e trommelkoppen te detektearjen en om te setten yn in elektrysk sinjaal.
Piëzoelektryske motors wurde ek brûkt yn skennende sondemikroskopen, dy't it piëzoelektryske effekt brûke om in lytse sonde oer in oerflak te ferpleatsen. Hjirmei kin de mikroskoop bylden op 'e skaal fan atomen oplosse. Piëzoelektryske motors wurde ek brûkt yn inkjetprinters, wêr't se wurde brûkt om de printkop hinne en wer oer de side te bewegen.
Piëzoelektryske motors wurde brûkt yn in ferskaat oan oare tapassingen, ynklusyf medyske apparaten, auto-ûnderdielen en konsuminteelektronika. Se wurde ek brûkt yn yndustriële tapassingen, lykas yn 'e produksje fan presysûnderdielen en yn' e gearstalling fan komplekse komponinten. It piëzoelektryske effekt wurdt ek brûkt yn 'e produksje fan ultrasoundwellen, dy't brûkt wurde yn medyske ôfbylding en by it opspoaren fan gebreken yn materialen.
Oer it algemien wurde piëzoelektryske motors brûkt yn in breed skala oan tapassingen, fan it oandriuwen fan lytse apparaten oant it oandriuwen fan gruttere masines. Se wurde brûkt yn pickups elektroanysk fersterke gitaren, moderne elektroanyske drums, skennende mikroskopen, inkjetprinters, medyske apparaten, auto-ûnderdielen, en konsuminteelektronika. It piëzoelektryske effekt wurdt ek brûkt yn 'e produksje fan ultrasoundwellen en by it opspoaren fan gebreken yn materialen.
Triggers moderne elektroanyske drums
Piezoelektrisiteit is de elektryske lading dy't accumulearret yn bepaalde fêste materialen lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is it antwurd fan dizze materialen op tapaste meganyske stress. It wurd piezoelectricity is ôflaat fan it Grykske wurd "piezein", dat betsjut "squeeze of drukke", en it wurd "elektron", dat betsjut "amber", in âlde boarne fan elektryske lading.
Piëzoelektryske motors binne apparaten dy't it piëzoelektryske effekt brûke om beweging te generearjen. Dit effekt komt út de lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses, wat betsjut dat materialen dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. In foarbyld hjirfan is lead zirconate titanate kristallen, dy't generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom, as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, feroarje de kristallen har statyske dimensje, en produsearje ultrasoundwellen.
Piëzoelektryske motors wurde brûkt yn in ferskaat oan deistige tapassingen, lykas:
• Generearjen fan sparken om gas te ûntstean yn koken en ferwaarming apparaten
• fakkels, sigarettenaanstekers, en pyroelektryske effekt materialen
• Generearjen fan elektryske potinsjeel yn reaksje op temperatuerferoaring
• Produksje en deteksje fan lûd
• Piezoelectric inkjet printsjen
• Generaasje fan hege spanning elektrisiteit
• Clock generator en elektroanyske apparaten
• Microbalances
• Drive ultrasone nozzles en ultrafine fokus optyske gearkomsten
• Foarmet de basis fan skennen sonde mikroskopen
• Resolve ôfbyldings op 'e skaal fan atomen
• Pickups elektroanysk fersterke gitaren
• Triggers moderne elektroanyske drums.
Electromechanical Modeling fan Piezoelectric Transducers
Yn dizze seksje sil ik de elektromeganyske modellering fan piëzoelektryske transducers ûndersykje. Ik sil sjen nei de skiednis fan 'e ûntdekking fan piëzoelektrisiteit, de eksperiminten dy't har bestean bewiisden, en de ûntwikkeling fan piëzoelektryske apparaten en materialen. Ik sil ek de bydragen besprekke fan Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie, Carl Linnaeus en Franz Aepinus, Rene Hauy en Antoine Cesar Becquerel, Gabriel Lippmann, en Woldemar Voigt.
Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie
Piezo-elektrisiteit is in elektromeganysk ferskynsel wêrby't elektryske lading accumulearret yn bepaalde fêste materialen lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. Dizze lading wurdt generearre yn reaksje op in tapaste meganyske stress. It wurd 'piezo-elektrisiteit' is ôflaat fan it Grykske wurd 'piezein', wat 'drukje of drukke' betsjut, en 'elektron', dat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn materialen mei inversionsymmetry. Dit effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, wêrby't ynterne generaasje fan meganyske spanning wurdt produsearre yn reaksje op in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom, as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, feroarje de kristallen har statyske dimensje, produsearje echografiewellen yn it proses bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt.
Yn 1880 ûntdutsen Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie it piëzoelektryske effekt en it is sûnt dy tiid brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, piëzoelektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas microbalances en drive ultrasone nozzles foar ultrafine fokus optyske gearkomsten. It foarmet ek de basis foar it skennen fan probemikroskopen, dy't bylden op 'e skaal fan atomen oplosse kinne. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezo-elektrisiteit fynt ek deistich gebrûk, lykas it generearjen fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear te ûntstean. It pyroelektryske effekt, wêrby't in materiaal in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, lutsenend op 'e kennis fan René Hauy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje stelden tusken meganyske stress en elektryske lading, hoewol't har eksperiminten net konklúzje wiene.
Troch har kennis fan pyroelektrisiteit te kombinearjen mei in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren, koene de Curies de foarsizzing fan pyroelektrisiteit oanlieding jaan en it gedrach fan kristallen foarsizze. Dit waard oantoand yn it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natriumkaliumtartraattetrahydrate en kwarts eksposearren ek piëzoelektrisiteit. In piëzoelektryske skiif genereart in spanning by ferfoarme, hoewol dit sterk oerdreaun is yn 'e demonstraasje fan Curies. Se koene ek it omkearde piëzoelektryske effekt foarsizze en wiskundich ôfliede út fûnemintele termodynamyske prinsipes fan Gabriel Lippmann yn 1881.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Yn 'e desennia dy't folgen bleau piëzo-elektrisiteit in nijsgjirrigens fan it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's 'Lehrbuch der Kristallphysik' (Textbook of Crystal Physics).
Eksperiminten bewiisden inconclusive
Piezoelektrisiteit is in elektromeganysk ferskynsel wêrby't elektryske lading accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is it antwurd op tapaste meganyske stress, en it wurd 'piezo-elektrisiteit' is ôflaat fan 'e Grykske wurden 'piezein', wat 'drukje of drukke' betsjut, en 'ēlektron', wat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út 'e lineêre elektromechanyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. It is in omkearber proses; Materialen dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje, fertoane ek it omkearde piëzoelektryske effekt, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt, dat brûkt wurdt yn 'e produksje fan ultrasoundwellen.
Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie ûntdutsen piëzo-elektrisiteit yn 1880. It is sûnt brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, wêrûnder de produksje en deteksje fan lûd, piëzo-elektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas mikrobalâns. , driuwende ultrasone nozzles, en ultrafine fokusjende optyske assemblies. It foarmet ek de basis fan skennende sondemikroskopen, dy't bylden op 'e skaal fan atomen oplosse kinne. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren, en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezoelektrisiteit fynt deistich gebrûk by it opwekken fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten, fakkels, sigarettenaanstekers, en mear te ûntstean. It pyroelektryske effekt, wêrby't in materiaal in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, lûkend op 'e kennis fan René Hauy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje stelden. tusken meganyske stress en elektryske lading. Eksperiminten bliken ûnbegryplik.
De kombineare kennis fan pyroelektrisiteit en it begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om it gedrach fan kristallen te foarsizzen. Dit waard oantoand yn it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium potassium tartrate tetrahydrate en kwarts ek eksposearre piezoelectricity, en in piezoelectric skiif waard brûkt om te generearjen in spanning doe't misfoarme. Dit waard sterk oerdreaun yn 'e Curies' demonstraasje fan it direkte piëzoelektryske effekt.
De bruorren Pierre en Jacques Curie foarspelden it omkearde piëzo-elektryske effekt, en it omkearde effekt waard wiskundich ôflaat fan fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881. De Curies befêstigen fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine reversibiliteit fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen.
Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, mar it wie in wichtich ark yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics). Dit beskreau de natuerlike kristalklassen dy't by steat binne om piëzoelektrisiteit en definieare de piëzoelektryske konstanten strikt mei tensoranalyse. Dit wie de earste praktyske tapassing fan piëzoelektryske transducers, en sonar waard ûntwikkele yn de Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor.
Carl Linnaeus en Franz Aepinus
Piezoelektrisiteit is in elektromeganysk ferskynsel wêrby't elektryske lading accumulearret yn bepaalde fêste materialen lykas kristallen, keramyk en biologyske saken lykas bonken en DNA. Dizze lading wurdt generearre yn reaksje op tapaste meganyske stress. It wurd piëzoelektrisiteit komt fan 'e Grykske wurden πιέζειν (piezein) dy't "drukje of drukke" betsjut en ἤλεκτρον (ēlektron) betsjut "amber", in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Dit effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje ek it omkearde piëzoelektryske effekt eksposearje, dat is de ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, dat bekend is as it omkearde piëzoelektryske effekt en wurdt brûkt yn 'e produksje fan ultrasoundwellen.
Yn 1880 ûntdutsen Frânske natuerkundigen Jacques en Pierre Curie it piëzoelektryske effekt en it is sûnt brûkt foar in protte nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, piëzoelektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators, elektroanyske apparaten, mikrobalansen , driuwende ultrasone nozzles, en ultrafine fokusjende optyske assemblies. It foarmet ek de basis foar skennende sondemikroskopen, dy't brûkt wurde om bylden op 'e skaal fan atomen op te lossen. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren en triggers foar moderne elektroanyske drums.
Piezoelektrisiteit wurdt ek fûn yn it deistich gebrûk, lykas it generearjen fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten te ûntstean, fakkels, sigarettenaanstekers, en it pyroelektryske effekt, dat is wannear't in materiaal in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring. Dit effekt waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan René Hauy en Antoine César Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading stelden, hoewol't har eksperiminten net konklúzje wiene.
De werjefte fan in piëzo-kristal yn de Curie-kompensator yn it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzo-elektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie. It kombinearjen fan har kennis fan pyroelektrisiteit mei in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit en de mooglikheid om it kristalgedrach te foarsizzen. Dit waard oantoand troch it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natriumkaliumtartraattetrahydrate en kwarts út Rochelle sâlt eksposearre piëzoelektrisiteit, en in piëzoelektryske skiif genereart in spanning by misfoarme, hoewol dit sterk oerdreaun is yn 'e demonstraasje fan Curies.
De foarsizzing fan it tsjinoerstelde piëzo-elektryske effekt en de wiskundige ôflieding dêrfan út fûnemintele termodynamyske prinsipes waard makke troch Gabriel Lippmann yn 1881. De Curies befêstigen fuortendaliks it bestean fan it omkearde effekt, en gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro-elasto- meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie, dy't it brûkten om kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzoelektrisiteit eksposearje. Dit kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), dy't de natuerlike kristalklassen beskreau dy't by steat binne ta piëzo-elektrisiteit en de piëzoelektryske konstanten strikt definieare mei tensoranalyse.
Dizze praktyske tapassing fan piëzoelektryske transducers late ta de ûntwikkeling fan sonar yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. De detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, en in hydrofoan te spoaren de werom echo nei emitting fan in hege frekwinsje puls út de transducer. Troch de tiid te mjitten dy't it duorret om de echo te hearren fan lûdswellen dy't fan in foarwerp ôfkeare, koene se de ôfstân fan it objekt berekkenje. Se brûkten piëzoelektrisiteit om dizze sonar in súkses te meitsjen, en it projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar piëzoelektryske apparaten
Rene Hauy en Antoine Cesar Becquerel
Piezoelektrisiteit is in elektromeganysk ferskynsel dat optreedt as bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA, elektryske lading sammelje yn reaksje op tapaste meganyske stress. Piezoelectricity is ôflaat fan it Grykske wurd 'piezein', dat betsjut 'squeeze of press', en 'elektron', wat 'amber' betsjut, in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Dit effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't it piëzoelektryske effekt eksposearje, ek it omkearde piëzoelektryske effekt sjen litte, as ynterne generaasje fan meganyske spanning dy't ûntstiet út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, wat resulteart yn it omkearde piëzoelektryske effekt en de produksje fan ultrasoundwellen.
Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie ûntdutsen it piëzoelektryske effekt yn 1880. Dit effekt is brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, wêrûnder de produksje en deteksje fan lûd, piëzoelektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas microbalances, drive ultrasone nozzles, en ultrafine fokus optyske gearstallingen. It foarmet ek de basis fan skennende sondemikroskopen, dy't bylden op in skaal fan atomen oplosse kinne. Piezoelectricity wurdt ek brûkt yn pickups foar elektroanysk fersterke gitaren, en triggers foar moderne elektroanyske drums.
It piëzo-elektryske effekt waard foar it earst studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan Rene Hauy en Antoine Cesar Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading stelden. Eksperiminten bliken lykwols ûnbegryplik. Kombinearre mei kennis fan pyroelectricity, en begryp fan de ûnderlizzende crystal struktueren, dit joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelectricity, en de mooglikheid om te foarsizze crystal gedrach. Dit waard oantoand yn it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt. Natrium potassium tartrate tetrahydrate en kwarts ek eksposearre piezoelectricity, en in piezoelectric skiif waard brûkt om te generearjen in spanning doe't misfoarme. Dit effekt waard sterk oerdreaun yn 'e demonstraasje fan' e Curies yn it Museum fan Skotlân, dy't it direkte piëzoelektryske effekt sjen liet.
De bruorren Pierre en Jacques Curie gongen fierder om kwantitatyf bewiis te krijen fan 'e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Foar tsientallen jierren bleau piëzo-elektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Dit wurk ûndersocht en definiearre de kristalstruktueren dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, en kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics).
De Curies befêstigen fuortdaliks it bestean fan it omkearde effekt, en gongen fierder om de fûnemintele termodynamyske prinsipes fan it omkearde effekt wiskundich ôf te lieden. Dit waard dien troch Gabriel Lippmann yn 1881. Piezo-elektrisiteit waard doe brûkt om sonar te ûntwikkeljen yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. Dizze detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwartskristallen dy't soarchfâldich oan stielen platen lijmden, en in hydrofoan om de weromkommende echo te detektearjen. Troch in hege frekwinsje puls út te stjoeren fan 'e transducer en de tiid te mjitten dy't it duorret om de echo te hearren fan' e lûdswellen dy't fan in objekt stuitsje, koene se de ôfstân nei it objekt berekkenje.
It gebrûk fan piëzoelektryske kristallen waard fierder ûntwikkele troch Bell Telephone Laboratories nei de Twadde Wrâldoarloch. Frederick R. Lack, wurke yn 'e ôfdieling radiotelefony engineering, ûntwikkele in cut crystal dat koe operearje oer in breed skala oan temperatueren. Lack's kristal hie de swiere aksessoires fan eardere kristallen net nedich, wat it gebrûk yn fleantugen fasilitearre. Dizze ûntwikkeling koe de Alliearde loftmacht meidwaan oan koördinearre massa-oanfallen, mei help fan loftfeartradio. De ûntwikkeling fan piëzo-elektryske apparaten en materialen yn 'e Feriene Steaten hâlden bedriuwen yn' e ûntwikkeling fan oarlochstiid begjin op it fjild, en ynteresses yn it befeiligjen fan profitable patinten foar nije materialen ûntwikkele. Kwartskristallen waarden kommersjeel eksploitearre as piëzoelektrysk materiaal, en wittenskippers sochten nei materialen mei hegere prestaasjes. Nettsjinsteande foarútgong yn materialen en maturation fan manufacturing prosessen, de Feriene Steaten
Gabriel Lippmann
Piezoelektrisiteit is in elektromeganysk ferskynsel wêrby't elektryske lading accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. It is it resultaat fan in ynteraksje tusken meganyske en elektryske steaten yn materialen mei inversionsymmetry. Piezo-elektrisiteit waard foar it earst ûntdutsen troch Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie yn 1880.
Piëzo-elektrisiteit is eksploitearre foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, ynklusyf de produksje en deteksje fan lûd, piëzo-elektryske inkjetprintsjen, en de generaasje fan heechspanningselektrisiteit. Piezo-elektrisiteit is ôflaat fan 'e Grykske wurden πιέζειν (piezein) dy't "pressje of drukke" betsjut en ἤλεκτρον (ēlektron) betsjut "amber", in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit fertoane ek it omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, wêrby't de ynterne generaasje fan meganyske spanning resulteart út it tapassen fan in elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, in proses bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt. Dit proses kin brûkt wurde om ultrasoundwellen te produsearjen.
It piëzoelektryske effekt is ûndersocht sûnt it midden fan 'e 18e ieu, doe't Carl Linnaeus en Franz Aepinus, op basis fan 'e kennis fan René Hauy en Antoine César Becquerel, in relaasje tusken meganyske spanning en elektryske lading stelden. Eksperiminten bliken lykwols ûnbegryplik. It wie net oant de kombineare kennis fan pyroelektrisiteit en in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit dat ûndersikers kristalgedrach koene foarsizze. Dit waard oantoand troch it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaz, cane sugar, en Rochelle sâlt.
Gabriel Lippmann lei yn 1881 wiskundich de fûnemintele termodynamyske prinsipes fan it omkearde piëzoelektryske effekt ôf. De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen.
Foar tsientallen jierren bleau piëzoelektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium oant it in fitaal ark waard yn 'e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre en Marie Curie. Harren wurk om de kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje, kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics). Dit beskreau de natuerlike kristalklassen dy't by steat binne om piëzo-elektrisiteit en definieare de piëzoelektryske konstanten mei tensor-analyze.
De praktyske tapassing fan piëzo-elektryske apparaten begon mei de ûntwikkeling fan sonar yn 'e Earste Wrâldoarloch. Paul Langevin en syn meiwurkers ûntwikkele in ultrasone ûnderseeboatdetektor. Dizze detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwartskristallen dy't soarchfâldich oan stielen platen lijmden, en in hydrofoan om de weromkommende echo te detektearjen. Troch in hege frekwinsje puls út te stjoeren fan 'e transducer en it mjitten fan de tiid dy't it duorret om de echo te hearren fan lûdswellen dy't fan in objekt stuitsje, koene se de ôfstân nei it objekt berekkenje. Dit gebrûk fan piezoelectricity foar sonar wie in súkses, en it projekt makke in yntinse ûntwikkeling ynteresse yn piezoelectric apparaten. Yn 'e rin fan' e desennia waarden nije piëzoelektryske materialen en nije tapassingen foar dizze materialen ûndersocht en ûntwikkele. Piezoelektryske apparaten fûnen huzen yn in ferskaat oan fjilden, fan keramyske fonograafcartridges dy't spielerûntwerp ferienfâldigden en goedkeape, krekte platespilers goedkeaper makken om te ûnderhâlden en makliker te bouwen, oant de ûntwikkeling fan ultrasone transducers dy't maklik mjitten fan viskositeit en elastisiteit fan floeistoffen mooglik makken. en fêste stoffen, wat resulteart yn enoarme foarútgong yn materiaalûndersyk. Ultrasone tiiddomeinreflektometers stjoere in ultrasone puls yn in materiaal en mjitte de refleksjes en diskontinuïteiten om gebreken te finen yn getten metalen en stiennen objekten, en ferbetterje strukturele feiligens.
Nei de Twadde Wrâldoarloch ûntdutsen ûnôfhinklike ûndersyksgroepen yn 'e Feriene Steaten, Ruslân en Japan in nije klasse fan syntetyske materialen neamd ferroelektrika dy't piëzo-elektryske konstanten oant tsien kear heger as natuerlike materialen eksposearje. Dit late ta yntinsyf ûndersyk om bariumtitanate te ûntwikkeljen, en letter leadzirkonaattitanate, materialen mei spesifike eigenskippen foar bepaalde tapassingen. In wichtich foarbyld fan it gebrûk fan piëzoelektryske kristallen waard ûntwikkele
Woldemar Voigt
Piezoelektrisiteit is in elektromeganysk ferskynsel wêrby't elektryske lading accumulearret yn bepaalde fêste materialen, lykas kristallen, keramyk, en biologyske saken lykas bonken en DNA. Dizze lading wurdt generearre yn reaksje op in tapaste meganyske stress. It wurd piezoelectricity is ôflaat fan it Grykske wurd "piezein", dat betsjut "squeeze of drukke", en "elektron", dat betsjut "amber", in âlde boarne fan elektryske lading.
It piëzoelektryske effekt komt út in lineêre elektromeganyske ynteraksje tusken de meganyske en elektryske steaten fan kristallijne materialen mei inversionsymmetry. Dit effekt is omkearber, wat betsjuttet dat materialen dy't piëzoelektrisiteit fertoane ek in omkearde piëzoelektryske effekt fertoane, wêrby't de ynterne generaasje fan meganyske spanning resulteart út in tapast elektrysk fjild. Bygelyks, lead zirconate titanate kristallen generearje mjitbere piezoelectricity as harren statyske struktuer wurdt misfoarme út syn oarspronklike diminsje. Oarsom kinne kristallen har statyske dimensje feroarje as in ekstern elektrysk fjild wurdt tapast, in ferskynsel bekend as it omkearde piëzoelektryske effekt, dat brûkt wurdt yn 'e produksje fan echografiewellen.
Frânske natuerkundigen Pierre en Jacques Curie ûntdutsen piëzo-elektrisiteit yn 1880. It piëzo-elektryske effekt is sûnt brûkt foar in ferskaat oan nuttige tapassingen, wêrûnder de produksje en deteksje fan lûd, piëzo-elektrysk inkjetprintsjen, it generearjen fan heechspanningselektrisiteit, klokgenerators en elektroanyske apparaten lykas microbalances en drive ultrasone nozzles foar ultrafine fokus fan optyske gearkomsten. It foarmet ek de basis fan skennende sondemikroskopen, dy't bylden op 'e skaal fan atomen oplosse kinne. Derneist brûke pickups yn elektroanysk fersterke gitaren en triggers yn moderne elektroanyske drums it piëzoelektryske effekt.
Piezo-elektrisiteit fynt ek deistich gebrûk by it opwekken fan vonken om gas yn koken- en ferwaarmingsapparaten te ûntstean, yn fakkels, sigarettenaanstekers, en mear. It pyroelektryske effekt, wêrby't in materiaal in elektrysk potinsjeel genereart yn reaksje op in temperatuerferoaring, waard studearre troch Carl Linnaeus en Franz Aepinus yn 'e midden fan' e 18e ieu, op basis fan kennis fan Rene Hauy en Antoine Cesar Becquerel, dy't in relaasje tusken meganyske stress en elektryske lading. Eksperiminten om dizze relaasje te bewizen wiene net konklúzjend.
De werjefte fan in piëzo-kristal yn de Curie-kompensator yn it Hunterian Museum yn Skotlân is in demonstraasje fan it direkte piëzo-elektryske effekt troch de bruorren Pierre en Jacques Curie. It kombinearjen fan har kennis fan pyroelektrisiteit mei in begryp fan 'e ûnderlizzende kristalstruktueren joech oanlieding ta de foarsizzing fan pyroelektrisiteit, wêrtroch't se it kristalgedrach kinne foarsizze dat se demonstreare yn it effekt fan kristallen lykas toermaline, kwarts, topaas, rietsûker en Rochelle sâlt . Natrium en kalium tartraat tetrahydrate en kwarts ek eksposearre piezoelectricity, en in piezoelectric skiif waard brûkt om te generearjen in spanning doe't misfoarme. Dizze feroaring yn foarm waard sterk oerdreaun yn 'e demonstraasje fan' e Curies, en se gongen troch om it omkearde piëzoelektryske effekt te foarsizzen. It omkearde effekt waard wiskundich ôflaat fan fûnemintele termodynamyske prinsipes troch Gabriel Lippmann yn 1881.
De Curies befêstige fuortendaliks it bestean fan 'e omkearde effekt, en gongen troch om kwantitatyf bewiis te krijen fan' e folsleine omkearberens fan elektro-elasto-meganyske deformaasjes yn piëzoelektryske kristallen. Yn 'e desennia dy't folge, bleau piëzo-elektrisiteit in nijsgjirrigens yn it laboratoarium, oant it in wichtich ark waard yn' e ûntdekking fan polonium en radium troch Pierre Marie Curie, dy't it brûkte om kristalstruktueren te ferkennen en te definiearjen dy't piëzo-elektrisiteit eksposearje. Dit kulminearre yn 'e publikaasje fan Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), dy't de natuerlike kristalklassen beskreau dy't by steat binne ta piëzo-elektrisiteit en de piëzoelektryske konstanten strikt definieare mei tensoranalyse.
Dit late ta de praktyske tapassing fan piëzoelektryske apparaten, lykas sonar, dy't ûntwikkele waard yn 'e Earste Wrâldoarloch. Yn Frankryk ûntwikkele Paul Langevin en syn kollega's in ultrasone ûnderseeboatdetektor. Dizze detektor bestie út in transducer makke fan tinne kwarts kristallen foarsichtich lijm oan stielen platen, en in hydrofoan te spoaren de werom echo nei emitting fan in hege frekwinsje puls út de transducer. Troch de tiid te mjitten dy't it duorret om de echo te hearren fan 'e lûdswellen dy't fan in objekt stuitsje, kinne se de ôfstân nei it objekt berekkenje. Se brûkten piezoelectricity te meitsje dizze sonar in súkses, en it projekt makke in yntinse ûntwikkeling en belangstelling foar.
Wichtige relaasjes
- Piezoelectric actuators: Piezoelectric actuators binne apparaten dy't elektryske enerzjy omsette yn meganyske beweging. Se wurde faak brûkt yn robotika, medyske apparaten en oare tapassingen wêr't krekte bewegingskontrôle fereaske is.
- Piëzo-elektryske sensors: Piëzo-elektryske sensors wurde brûkt om fysike parameters te mjitten lykas druk, fersnelling en trilling. Se wurde faak brûkt yn yndustriële en medyske tapassingen, lykas yn konsuminteelektronika.
- Piezo-elektrisiteit yn 'e natuer: Piezo-elektrisiteit is in natuerlik foarkommend ferskynsel yn bepaalde materialen, en wurdt fûn yn in protte libbene organismen. It wurdt brûkt troch guon organismen om har omjouwing te fielen en te kommunisearjen mei oare organismen.
Konklúzje
Piezoelektrisiteit is in geweldig ferskynsel dat is brûkt yn in ferskaat oan tapassingen, fan sonar oant fonograafcartridges. It is studearre sûnt it midden fan 'e 1800e ieu, en is mei grutte effekt brûkt yn' e ûntwikkeling fan moderne technology. Dizze blogpost hat de skiednis en it gebrûk fan piëzoelektrisiteit ûndersocht, en hat it belang fan dit ferskynsel yn 'e ûntwikkeling fan moderne technology markearre. Foar dyjingen dy't ynteressearre binne om mear te learen oer piëzoelektrisiteit, is dizze post in geweldich útgongspunt.
Ik bin Joost Nusselder, de oprjochter fan Neaera en in ynhâldmarketer, heit, en hâld fan nije apparatuer útprobearje mei gitaar yn it hert fan myn passy, en tegearre mei myn team haw ik sûnt 2020 yngeande blogartikels makke om trouwe lêzers te helpen mei opname- en gitaartips.
