पीजोइलेक्ट्रिकिटी यांत्रिक तनाव और इसके विपरीत बिजली उत्पन्न करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। यह शब्द ग्रीक पीजो से आया है जिसका अर्थ है दबाव, और बिजली। यह पहली बार 1880 में खोजा गया था, लेकिन यह अवधारणा लंबे समय से ज्ञात है।
पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी का सबसे अच्छा ज्ञात उदाहरण क्वार्ट्ज है, लेकिन कई अन्य सामग्रियां भी इस घटना को प्रदर्शित करती हैं। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का सबसे आम उपयोग अल्ट्रासाउंड का उत्पादन है।
इस लेख में, मैं चर्चा करूँगा कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी क्या है, यह कैसे काम करता है, और इस अद्भुत घटना के कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों में से कुछ।
पीजोइलेक्ट्रिसिटी क्या है?
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज उत्पन्न करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। यह व्युत्क्रम समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्रियों में यांत्रिक और विद्युत अवस्थाओं के बीच एक रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क है। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग उच्च वोल्टेज बिजली, घड़ी जनरेटर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, माइक्रोबैलेंस, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।
पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री में क्रिस्टल, कुछ सिरेमिक, हड्डी और डीएनए जैसे जैविक पदार्थ और प्रोटीन शामिल हैं। जब एक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री पर बल लगाया जाता है, तो यह एक विद्युत आवेश उत्पन्न करता है। इस चार्ज का उपयोग उपकरणों को बिजली देने या वोल्टेज बनाने के लिए किया जा सकता है।
पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:
• ध्वनि का उत्पादन और पहचान
• पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग
• उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन
• घड़ी जनरेटर
• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों
• सूक्ष्म संतुलन
• ड्राइव अल्ट्रासोनिक नलिका
• अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली
• पिकप इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार के लिए
• आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर
• गैस प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी का उत्पादन
• खाना पकाने और गर्म करने के उपकरण
• टॉर्च और सिगरेट लाइटर।
पीजोइलेक्ट्रिसिटी का इतिहास क्या है?
पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने की थी। यह विद्युत आवेश है जो लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में कुछ ठोस पदार्थों, जैसे क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें और जैविक पदार्थ में जमा होता है। शब्द 'पीजोइलेक्ट्रिकिटी' ग्रीक शब्द 'पीजेन' से लिया गया है, जिसका अर्थ है 'निचोड़ना' या 'प्रेस' और 'इलेक्ट्रॉन', जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के क्यूरीज़ के संयुक्त ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव में प्रदर्शित किया गया था।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया।
कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग किया गया है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन, घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, माइक्रोबैलेंस, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल, ऑप्टिकल असेंबली का अल्ट्राफाइन फोकसिंग और फॉर्म शामिल हैं। परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का दैनिक उपयोग भी होता है, जैसे खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर और पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव में गैस को जलाने के लिए चिंगारी पैदा करना, जहां एक सामग्री तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है।
प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार के विकास में बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं द्वारा विकसित पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का उपयोग देखा गया। इसने सहयोगी वायु सेना को विमानन रेडियो का उपयोग करके समन्वित सामूहिक हमलों में शामिल होने की अनुमति दी। संयुक्त राज्य अमेरिका में पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों और सामग्रियों के विकास ने कंपनियों को हितों के क्षेत्र में युद्धकालीन शुरुआत के विकास में रखा, नई सामग्री के लिए लाभदायक पेटेंट हासिल किया।
जापान ने संयुक्त राज्य अमेरिका के पीजोइलेक्ट्रिक उद्योग के नए अनुप्रयोगों और विकास को देखा और जल्दी से अपना स्वयं का विकास किया। उन्होंने जल्दी से जानकारी साझा की और बेरियम टाइटेनेट विकसित किया और बाद में विशेष अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट गुणों के साथ जिरकोनेट टाइटेनेट सामग्री का नेतृत्व किया।
1880 में अपनी खोज के बाद से पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक लंबा सफर तय कर चुकी है, और अब इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के रोजमर्रा के अनुप्रयोगों में किया जाता है। इसका उपयोग सामग्री अनुसंधान में प्रगति करने के लिए भी किया गया है, जैसे कि अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर, जो कास्ट मेटल और पत्थर की वस्तुओं के अंदर की खामियों को खोजने के लिए प्रतिबिंब और असंतोष को मापने के लिए एक सामग्री के माध्यम से एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं, संरचनात्मक सुरक्षा में सुधार करते हैं।
पीजोइलेक्ट्रिसिटी कैसे काम करती है
इस खंड में, मैं खोज करूँगा कि पीजोइलेक्ट्रिसिटी कैसे काम करती है। मैं ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रिक चार्ज संचय, रैखिक इलेक्ट्रोमेकैनिकल इंटरैक्शन, और इस घटना को बनाने वाली उलटा प्रक्रिया देख रहा हूं। मैं पीजोइलेक्ट्रिकिटी के इतिहास और इसके अनुप्रयोगों पर भी चर्चा करूंगा।
सॉलिड्स में इलेक्ट्रिक चार्ज संचय
पीजोइलेक्ट्रिसिटी वह विद्युत आवेश है जो कुछ ठोस पदार्थों, जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव की प्रतिक्रिया है, और इसका नाम ग्रीक शब्द "पाइजीन" (निचोड़ या प्रेस) और "एलेक्ट्रोन" (एम्बर) से आता है।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उत्पन्न होता है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जहां यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न होती है। मापने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करने वाली सामग्रियों के उदाहरणों में लीड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल शामिल हैं।
फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की थी। इसके बाद से ध्वनि के उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी, घड़ी जनरेटर, और माइक्रोबैलेंस जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों सहित कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इसका शोषण किया गया है। और ऑप्टिकल असेंबली के अल्ट्राफाइन फोकसिंग के लिए अल्ट्रासोनिक नोजल चलाएं। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार के पिकअप में और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करने, खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर और पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव में हर रोज उपयोग करती है, जहां एक सामग्री तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है। यह 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा अध्ययन किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त कर रहे थे, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच संबंध स्थापित किया था। प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेसाटर में एक पीजो क्रिस्टल का दृश्य प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का एक प्रदर्शन है। भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी ने पायरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान को अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ जोड़ा, जिसने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म दिया। वे क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे और टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल में प्रभाव का प्रदर्शन किया। सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने भी पीजोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया। एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत होने पर एक वोल्टेज उत्पन्न करती है, और क्यूरीज़ के प्रदर्शन में आकार में परिवर्तन बहुत ही अतिरंजित है।
वे उलटे पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे, और 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा उलटा प्रभाव गणितीय रूप से घटाया गया था। क्यूरीज़ ने तुरंत उलटा प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और इलेक्ट्रो-इलास्टो- की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में यांत्रिक विकृति।
दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, लेकिन पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में यह एक महत्वपूर्ण उपकरण था। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइग्ट के लेहरबच डेर क्रिस्टलफिज़िक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ, जिसमें पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया गया था और टेन्सर विश्लेषण के माध्यम से पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया गया था। यह पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग था, और सोनार प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया।
डिटेक्टर में एक शामिल था ट्रांन्सड्यूसर पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बने स्टील प्लेटों से सावधानी से चिपके हुए हैं, और लौटी हुई प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए एक हाइड्रोफोन है। एक उच्च उत्सर्जन करके आवृत्ति ट्रांसड्यूसर से पल्स और किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने सोनार को सफल बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का इस्तेमाल किया और इस परियोजना ने पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की। दशकों से, नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और सामग्री के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया गया और विकसित किया गया, और पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को विभिन्न क्षेत्रों में घर मिले। सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज ने प्लेयर डिज़ाइन को सरल बनाया और सस्ते और सटीक रिकॉर्ड प्लेयर के लिए बनाया जो बनाए रखने के लिए सस्ता था और बनाने में आसान था।
अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास ने तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई।
रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरेक्शन
पीजोइलेक्ट्रिकिटी यांत्रिक तनाव के अधीन विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। यह शब्द ग्रीक शब्द πιέζειν (पाइज़िन) से लिया गया है जिसका अर्थ है "निचोड़ना या दबाना" और ἤλεκτρον (एलेक्ट्रोन) जिसका अर्थ है "एम्बर", जो विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत था।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने की थी। यह व्युत्क्रम समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क पर आधारित है। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री भी एक रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती है, जिससे एक लागू विद्युत क्षेत्र से यांत्रिक तनाव का आंतरिक उत्पादन होता है। सामग्रियों के उदाहरण जो उनके स्थिर संरचना से विकृत होने पर मापने योग्य पायजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं उनमें लीड ज़िरकोनेट टाइटेनैट क्रिस्टल शामिल हैं। इसके विपरीत, बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं, जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में किया जाता है।
विभिन्न प्रकार के उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग किया गया है, जैसे:
• ध्वनि का उत्पादन और पहचान
• पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग
• उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन
• घड़ी जनरेटर
• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों
• सूक्ष्म संतुलन
• ड्राइव अल्ट्रासोनिक नलिका
• अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली
• परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार बनाता है
• इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार में पिकअप
• आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम में ट्रिगर
• खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों में गैस प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी उत्पन्न करना
• टॉर्च और सिगरेट लाइटर
पायजोइलेक्ट्रिकिटी पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव में हर रोज उपयोग करती है, जो एक ऐसी सामग्री है जो तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है। यह 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा अध्ययन किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त कर रहे थे, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच संबंध स्थापित किया था। हालाँकि, प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेसाटर में पीजो क्रिस्टल को देखना प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। यह भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी का काम था जिसने क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाया और परिभाषित किया जो पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन करते थे, वोल्डेमर वोइगट के लेहरबच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समापन हुआ। इसने पीजोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और टेन्सर विश्लेषण के माध्यम से पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया, जिससे पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग हुआ।
सोनार को प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था, जब फ्रांस के पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया था। इस डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करने के बाद लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए एक हाइड्रोफोन होता है। किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग करते हुए वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। इस परियोजना की सफलता ने दशकों से पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में एक गहन विकास और रुचि पैदा की, जिसमें नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया और विकसित किया जा रहा है। पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को कई क्षेत्रों में घर मिले, जैसे कि सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज, जो प्लेयर डिजाइन को सरल बनाता है और सस्ते और अधिक सटीक रिकॉर्ड प्लेयर के लिए बनाया जाता है, और सस्ता और बनाने और बनाए रखने में आसान होता है।
अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास ने तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर एक सामग्री में एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं और कास्ट मेटल और स्टोन ऑब्जेक्ट्स के अंदर खामियों को खोजने के लिए रिफ्लेक्शन और डिसकंटीन्यूटी को मापते हैं, संरचनात्मक सुरक्षा में सुधार करते हैं। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और जापान में स्वतंत्र अनुसंधान समूहों ने फेरोइलेक्ट्रिक्स नामक सिंथेटिक सामग्री की एक नई श्रेणी की खोज की, जो प्राकृतिक सामग्रियों की तुलना में कई गुना अधिक पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक प्रदर्शित करती है। इससे बेरियम टाइटेनेट विकसित करने के लिए गहन शोध हुआ, और बाद में जिरकोनेट टाइटेनैट का नेतृत्व किया गया, विशेष अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट गुणों वाली सामग्री।
द्वितीय विश्व युद्ध के बाद बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं द्वारा पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल के उपयोग का एक महत्वपूर्ण उदाहरण विकसित किया गया था। फ्रेडरिक आर. लैक, रेडियो टेलीफोनी इंजीनियरिंग विभाग में कार्यरत,
प्रतिवर्ती प्रक्रिया
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक विद्युत आवेश है जो कुछ ठोस पदार्थों, जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव के लिए इन सामग्रियों की प्रतिक्रिया है। शब्द 'पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी' ग्रीक शब्द 'पाइज़िन' से आया है जिसका अर्थ है 'निचोड़ना' या 'प्रेस' और 'इलेक्ट्रॉन' का अर्थ है 'एम्बर', जो विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत है।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। मापने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करने वाली सामग्रियों के उदाहरणों में लीड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल शामिल हैं। जब इन क्रिस्टलों की स्थिर संरचना विकृत हो जाती है, तो वे अपने मूल आयाम पर लौट आते हैं, और इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो वे अपने स्थिर आयाम को बदलते हैं, जिससे अल्ट्रासाउंड तरंगें उत्पन्न होती हैं।
फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की थी। इसके बाद से ध्वनि, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी, घड़ी जनरेटर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, माइक्रोबैलेंस के उत्पादन और पहचान सहित कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इसका शोषण किया गया है। ड्राइव अल्ट्रासोनिक नलिका, और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर के लिए पिकअप में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी रोजमर्रा के उपयोगों का भी पता लगाती है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, टॉर्च, सिगरेट लाइटर, और बहुत कुछ में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करना। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जिसमें एक सामग्री तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है, 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस, फ्रांज एपिनस और रेने हाउ द्वारा अध्ययन किया गया था, जो एम्बर के ज्ञान पर आधारित था। एंटोनी सीज़र बेकरेल ने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच एक संबंध प्रस्तुत किया, लेकिन प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
ग्लासगो में हंटरियन संग्रहालय के आगंतुक पीजो क्रिस्टल क्यूरी कम्पेंसेटर देख सकते हैं, भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन। पायरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान को अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ जोड़कर पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित किया गया था। सोडियम और पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने भी पीजोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया। विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने के लिए क्यूरीज़ द्वारा आकार में इस परिवर्तन को बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया था। उलटा प्रभाव 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से गणितीय रूप से घटाया गया था।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, लेकिन पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में यह एक महत्वपूर्ण उपकरण था। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ। इसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और टेन्सर विश्लेषण का उपयोग करके पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया।
सोनार जैसे पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। इस डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और एक हाइड्रोफोन लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए होता है। ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स का उत्सर्जन करके और किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने इस सोनार को सफल बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का इस्तेमाल किया। इस परियोजना ने पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में एक गहन विकास और रुचि पैदा की, और दशकों से नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया और विकसित किया गया। पीजोइलेक्ट्रिक उपकरण
पीजोइलेक्ट्रिसिटी का क्या कारण है?
इस खंड में, मैं पीजोइलेक्ट्रिकिटी की उत्पत्ति और इस घटना को प्रदर्शित करने वाली विभिन्न सामग्रियों की खोज करूँगा। मैं ग्रीक शब्द 'पाइज़िन', विद्युत आवेश का प्राचीन स्रोत और पायरोइलेक्ट्रिसिटी प्रभाव देख रहा हूँ। मैं पियरे और जैक्स क्यूरी की खोजों और 20वीं शताब्दी में पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों के विकास पर भी चर्चा करूंगा।
ग्रीक शब्द पीज़िन
पीजोइलेक्ट्रिकिटी कुछ ठोस पदार्थों जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में विद्युत आवेश का संचय है। यह लागू यांत्रिक तनाव के लिए इन सामग्रियों की प्रतिक्रिया के कारण होता है। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी शब्द ग्रीक शब्द "पाइज़िन" से आया है, जिसका अर्थ है "निचोड़ना या दबाना", और "इलेक्ट्रॉन", जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं, जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है और यह अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन है।
फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया गया है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन, घड़ी जनरेटर और माइक्रोबैलेंस जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण शामिल हैं। , ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल, और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर के लिए पिकअप में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी हर रोज इस्तेमाल करती है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर आदि में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करना। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो तापमान परिवर्तन के जवाब में बिजली की क्षमता का उत्पादन है, का अध्ययन 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर चित्रित किया गया था, जिन्होंने बीच संबंध स्थापित किया था। यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश। प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड के संग्रहालय में, आगंतुक एक पीजो क्रिस्टल क्यूरी कम्पेसाटर देख सकते हैं, जो भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। पायरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान को अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ जोड़कर पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित हुआ। रोशेल नमक से सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित की, और एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करती है। आकार में यह परिवर्तन क्यूरीज़ के प्रदर्शन में अत्यधिक बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया है।
पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए क्यूरीज़ गए। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ। इसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और टेन्सर विश्लेषण के माध्यम से पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी के इस व्यावहारिक अनुप्रयोग के कारण प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार का विकास हुआ। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। डिटेक्टर में पतली क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करने के बाद लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए हाइड्रोफोन नामक स्टील प्लेटों से सावधानी से चिपका होता है। ट्रांसड्यूसर ने वस्तु की दूरी की गणना करने के लिए किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापा। सोनार में पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग सफल रहा, और इस परियोजना ने दशकों तक पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की।
नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया गया और विकसित किया गया, और पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को कई क्षेत्रों में घर मिले, जैसे कि सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज, जो प्लेयर डिजाइन को सरल बनाते हैं और सस्ते, अधिक सटीक रिकॉर्ड प्लेयर के लिए बनाए जाते हैं जो बनाए रखने के लिए सस्ते और आसान होते हैं। बनाने के लिए। विकास
इलेक्ट्रिक चार्ज का प्राचीन स्रोत
पीजोइलेक्ट्रिसिटी वह विद्युत आवेश है जो कुछ ठोस पदार्थों, जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव के लिए सामग्री की प्रतिक्रिया के कारण होता है। शब्द 'पीजोइलेक्ट्रिकिटी' ग्रीक शब्द 'पीजेन' से आया है, जिसका अर्थ है 'निचोड़ना या दबाना', और शब्द 'इलेक्ट्रॉन', जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो क्रिस्टल उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव में अपने स्थिर आयाम को बदलते हैं, जिससे अल्ट्रासाउंड तरंगें उत्पन्न होती हैं।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने की थी। ध्वनि के उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी, घड़ी जनरेटर, और माइक्रोबैलेंस जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और ऑप्टिकल असेंबली के अल्ट्राफाइन फोकसिंग के लिए ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इसका उपयोग किया जाता है। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर के लिए पिकअप में भी किया जाता है।
Piezoelectricity खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर, और बहुत कुछ में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करने में हर रोज उपयोग करता है। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता का उत्पादन है, का अध्ययन 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर चित्रण करते थे जिन्होंने यांत्रिक के बीच संबंध प्रस्तुत किया था। तनाव और विद्युत आवेश। हालाँकि, उनके प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में पीजो क्रिस्टल और क्यूरी कम्पेसाटर का दृश्य प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करता है। यह भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी का काम था जिसने क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाया और परिभाषित किया जो पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन करते थे, वोल्डेमर वोइगट के लेहरबच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समापन हुआ। इसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और पीज़ोइलेक्ट्रिक उपकरणों के व्यावहारिक अनुप्रयोग की अनुमति देते हुए, टेन्सर विश्लेषण के माध्यम से पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया।
सोनार को प्रथम विश्व युद्ध के दौरान फ्रांस के पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों द्वारा विकसित किया गया था, जिन्होंने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया था। डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील प्लेटों से चिपका होता है, और एक हाइड्रोफोन लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए होता है। ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करके और किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने इस सोनार को सफल बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का इस्तेमाल किया। परियोजना ने दशकों तक पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की।
पायरोइलेक्ट्रिसिटी
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। यह व्युत्क्रम समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क है। शब्द "पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी" ग्रीक शब्द "पाइज़िन" से लिया गया है, जिसका अर्थ है "निचोड़ना या दबाना", और ग्रीक शब्द "एलेक्ट्रोन", जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने 1880 में की थी। यह एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। मापने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करने वाली सामग्रियों के उदाहरणों में लीड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल शामिल हैं। जब एक स्थिर संरचना विकृत होती है, तो यह अपने मूल आयाम में वापस आ जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होता है, तो उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप अल्ट्रासाउंड तरंगें उत्पन्न होती हैं।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन, क्लॉक जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जैसे माइक्रोबैलेंस, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली शामिल हैं। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार के पिकअप में और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी रोजमर्रा के उपयोगों को ढूंढती है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, टॉर्च, सिगरेट लाइटर, और बहुत कुछ में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करना। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता का उत्पादन है, का अध्ययन 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर चित्रण करते थे, जिन्होंने एक संबंध प्रस्तुत किया था। यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच। हालाँकि, प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में क्यूरी कम्पेंसेटर संग्रहालय में पीजो क्रिस्टल का दृश्य प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की उनकी समझ को पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की समझ को जन्म देने और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए जोड़ा। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव में प्रदर्शित किया गया था। सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने के लिए पाए गए थे, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया था। विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने के लिए क्यूरीज़ द्वारा इसे बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया था। 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक उष्मागतिक सिद्धांतों द्वारा विपरीत प्रभाव को गणितीय रूप से घटाया गया था।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। इसके बाद के दशकों में, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ।
सोनार का विकास सफल रहा, और इस परियोजना ने पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की। इसके बाद के दशकों में, नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया गया और विकसित किया गया। पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को कई क्षेत्रों में घर मिले, जैसे कि सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज, जिसने प्लेयर डिजाइन को सरल बनाया और सस्ते, अधिक सटीक रिकॉर्ड प्लेयर के लिए बनाया जो बनाए रखने के लिए सस्ता और निर्माण में आसान था। अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास ने तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर एक सामग्री में एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं और कास्ट मेटल और स्टोन ऑब्जेक्ट्स के अंदर खामियों को खोजने के लिए रिफ्लेक्शन और डिसकंटीन्यूटी को मापते हैं, संरचनात्मक सुरक्षा में सुधार करते हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और जापान में स्वतंत्र अनुसंधान समूहों ने फेरोइलेक्ट्रिक्स नामक सिंथेटिक सामग्री की एक नई श्रेणी की खोज की, जिसने पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक प्रदर्शित किए जो थे
पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री
इस खंड में, मैं उन सामग्रियों पर चर्चा करूंगा जो पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती हैं, जो कि लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में विद्युत आवेश को संचित करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। मैं क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, जैविक पदार्थ, हड्डी, डीएनए और प्रोटीन देख रहा हूँ, और वे सभी पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।
क्रिस्टल
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी शब्द ग्रीक शब्द πιέζειν (पाइज़िन) से लिया गया है जिसका अर्थ है 'निचोड़ना' या 'प्रेस' और ἤλεκτρον (इलेक्ट्रॉन) जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री में क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, जैविक पदार्थ, हड्डी, डीएनए और प्रोटीन शामिल हैं।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन है। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। मापने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करने वाली सामग्रियों के उदाहरणों में लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल शामिल हैं, जिन्हें उनके मूल आयाम में विकृत किया जा सकता है या इसके विपरीत, बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर उनके स्थिर आयाम को बदल सकते हैं। इसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है, और इसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की। ध्वनि, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी, घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उत्पादन और पहचान सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का शोषण किया गया है। माइक्रोबैलेंस के रूप में, अल्ट्रासोनिक नोजल ड्राइव करें, और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक पिकअप का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम में ट्रिगर्स में भी किया जाता है।
Piezoelectricity खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों के साथ-साथ मशालों और सिगरेट लाइटर में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करने में हर रोज उपयोग करता है। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता की पीढ़ी है, का अध्ययन 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त कर रहे थे, जिन्होंने यांत्रिक के बीच एक संबंध प्रस्तुत किया था। तनाव और विद्युत आवेश। इस सिद्धांत को सिद्ध करने के प्रयोग अनिर्णायक थे।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेसाटर में एक पीजो क्रिस्टल का दृश्य प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का एक प्रदर्शन है। पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म देने के लिए भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी ने अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान को जोड़ा। वे क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे और टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल में प्रभाव का प्रदर्शन किया। सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने भी पीजोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया। विकृत होने पर एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क वोल्टेज उत्पन्न करती है; क्यूरी के प्रदर्शन में आकार में बदलाव को बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया है।
वे उलटे पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने में भी सक्षम थे और गणितीय रूप से इसके पीछे के मूलभूत थर्मोडायनामिक सिद्धांतों को कम कर सकते थे। गेब्रियल लिपमैन ने 1881 में ऐसा किया। क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त किया।
दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, लेकिन पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में यह एक महत्वपूर्ण उपकरण था। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइग्ट के लेहरबच डेर क्रिस्टालफिज़िक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ, जिसमें पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया गया था और टेन्सर विश्लेषण का उपयोग करके पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया गया था।
सोनार में पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। इस डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है, जो उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करने के बाद लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए हाइड्रोफोन कहे जाने वाले स्टील प्लेटों से सावधानी से चिपका होता है। किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। सोनार में पीजोइलेक्ट्रिकिटी का यह प्रयोग सफल रहा, और इस परियोजना ने दशकों में पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की।
मिट्टी के पात्र
पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री ठोस पदार्थ होते हैं जो लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करते हैं। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी ग्रीक शब्द πιέζειν (पाइज़ीन) से लिया गया है जिसका अर्थ है 'निचोड़ना' या 'प्रेस' और ἤλεκτρον (इलेक्ट्रॉन) जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग और उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन शामिल है।
पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री क्रिस्टल, सिरेमिक, जैविक पदार्थ, हड्डी, डीएनए और प्रोटीन में पाई जाती है। मिट्टी के पात्र रोजमर्रा के अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली सबसे आम पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री हैं। सिरेमिक धातु ऑक्साइड के संयोजन से बने होते हैं, जैसे लीड जिरकोनेट टाइटेनेट (पीजेडटी), जो ठोस बनाने के लिए उच्च तापमान पर गर्म होते हैं। सिरेमिक अत्यधिक टिकाऊ होते हैं और अत्यधिक तापमान और दबाव का सामना कर सकते हैं।
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के विभिन्न उपयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:
• टार्च और सिगरेट लाइटर जैसे खाना पकाने और गर्म करने के उपकरणों के लिए गैस प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी उत्पन्न करना।
• मेडिकल इमेजिंग के लिए अल्ट्रासाउंड तरंगें उत्पन्न करना।
• घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उच्च वोल्टेज बिजली उत्पन्न करना।
• सटीक वजन में उपयोग के लिए माइक्रोबैलेंस उत्पन्न करना।
• ऑप्टिकल असेंबली के अल्ट्राफाइन फोकसिंग के लिए ड्राइविंग अल्ट्रासोनिक नोज़ल।
• स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी के लिए आधार बनाना, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है।
• आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और ट्रिगर्स के लिए पिकअप।
पिइज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर मेडिकल इमेजिंग तक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है। वे अत्यधिक टिकाऊ होते हैं और अत्यधिक तापमान और दबावों का सामना कर सकते हैं, जिससे वे विभिन्न उद्योगों में उपयोग के लिए आदर्श बन जाते हैं।
जैविक पदार्थ
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। यह ग्रीक शब्द 'पाइज़िन' से लिया गया है, जिसका अर्थ है 'निचोड़ना या दबाना', और 'इलेक्ट्रॉन', जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
हड्डी, डीएनए और प्रोटीन जैसे जैविक पदार्थ उन सामग्रियों में से हैं जो पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करते हैं। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। इन सामग्रियों के उदाहरणों में लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल शामिल हैं, जो औसत दर्जे का पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होता है, तो क्रिस्टल उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन करते हुए, उनके स्थिर आयाम को बदलते हैं।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी द्वारा की गई थी। इसके बाद से इसका उपयोग विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए किया गया है, जैसे:
• ध्वनि का उत्पादन और पहचान
• पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग
• उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन
• घड़ी जनरेटर
• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों
• सूक्ष्म संतुलन
• ड्राइव अल्ट्रासोनिक नलिका
• अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली
• स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार बनता है
• परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करें
• इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार में पिकअप
• आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम में ट्रिगर
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग रोजमर्रा की वस्तुओं जैसे गैस खाना पकाने और हीटिंग डिवाइस, टॉर्च, सिगरेट लाइटर आदि में भी किया जाता है। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता का उत्पादन है, का अध्ययन 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा किया गया था। रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर आकर्षित, उन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच एक संबंध स्थापित किया, लेकिन उनके प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेंसेटर में एक पीजो क्रिस्टल का दृश्य प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की उनकी समझ को पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म देने और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए जोड़ा। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित हुआ। सोडियम और पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने पीजोइलेक्ट्रिकिटी भी प्रदर्शित की, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया। क्यूरीज़ द्वारा विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने के लिए इस प्रभाव को बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया था। उलटा प्रभाव 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से गणितीय रूप से घटाया गया था।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के 'लेहर्बच डेर क्रिस्टलफिज़िक' (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ।
हड्डी
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। अस्थि एक ऐसा पदार्थ है जो इस परिघटना को प्रदर्शित करता है।
हड्डी एक प्रकार का जैविक पदार्थ है जो कोलेजन, कैल्शियम और फास्फोरस सहित प्रोटीन और खनिजों से बना होता है। यह सभी जैविक सामग्रियों का सबसे पीजोइलेक्ट्रिक है, और यांत्रिक तनाव के अधीन होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने में सक्षम है।
हड्डी में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव इसकी अनूठी संरचना का परिणाम है। यह कोलेजन फाइबर के नेटवर्क से बना है जो खनिजों के मैट्रिक्स में एम्बेडेड हैं। जब हड्डी यांत्रिक तनाव के अधीन होती है, तो कोलेजन फाइबर हिलते हैं, जिससे खनिज ध्रुवीकृत हो जाते हैं और एक विद्युत आवेश उत्पन्न होता है।
हड्डी में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। हड्डी के फ्रैक्चर और अन्य असामान्यताओं का पता लगाने के लिए इसका उपयोग मेडिकल इमेजिंग में किया जाता है, जैसे कि अल्ट्रासाउंड और एक्स-रे इमेजिंग। इसका उपयोग हड्डी चालन श्रवण यंत्रों में भी किया जाता है, जो ध्वनि तरंगों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं जो सीधे आंतरिक कान में भेजे जाते हैं।
हड्डी में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण में भी किया जाता है, जैसे कृत्रिम जोड़ और कृत्रिम अंग। प्रत्यारोपण यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं, जिसका उपयोग तब उपकरण को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है।
इसके अलावा, नए चिकित्सा उपचारों के विकास में उपयोग के लिए हड्डी में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का पता लगाया जा रहा है। उदाहरण के लिए, शोधकर्ता हड्डी के विकास को प्रोत्साहित करने और क्षतिग्रस्त ऊतकों की मरम्मत के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी के उपयोग की जांच कर रहे हैं।
कुल मिलाकर, हड्डी में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव व्यावहारिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ एक आकर्षक घटना है। इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के चिकित्सा और तकनीकी अनुप्रयोगों में किया जा रहा है, और नए उपचारों के विकास में उपयोग के लिए इसका पता लगाया जा रहा है।
डीएनए
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। डीएनए एक ऐसा पदार्थ है जो इस प्रभाव को प्रदर्शित करता है। डीएनए एक जैविक अणु है जो सभी जीवित जीवों में पाया जाता है और चार न्यूक्लियोटाइड आधारों से बना होता है: एडेनिन (ए), गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी), और थाइमिन (टी)।
डीएनए एक जटिल अणु है जिसका उपयोग यांत्रिक तनाव के अधीन होने पर विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। यह इस तथ्य के कारण है कि डीएनए अणु न्यूक्लियोटाइड्स के दो स्ट्रैंड्स से बने होते हैं जो हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। जब ये बंधन टूटते हैं, तो विद्युत आवेश उत्पन्न होता है।
डीएनए के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया गया है, जिनमें शामिल हैं:
• चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए बिजली पैदा करना
• कोशिकाओं में यांत्रिक बलों का पता लगाना और मापना
• नैनोस्केल सेंसर विकसित करना
• डीएनए अनुक्रमण के लिए बायोसेंसर बनाना
• इमेजिंग के लिए अल्ट्रासाउंड तरंगें उत्पन्न करना
नैनोवायर्स और नैनोट्यूब जैसी नई सामग्रियों के विकास में इसके संभावित उपयोग के लिए डीएनए के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का भी पता लगाया जा रहा है। इन सामग्रियों का उपयोग ऊर्जा भंडारण और संवेदन सहित विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।
डीएनए के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है और इसे यांत्रिक तनाव के प्रति अत्यधिक संवेदनशील पाया गया है। यह इसे उन शोधकर्ताओं और इंजीनियरों के लिए एक मूल्यवान उपकरण बनाता है जो नई सामग्री और प्रौद्योगिकियों को विकसित करना चाहते हैं।
अंत में, डीएनए एक ऐसी सामग्री है जो पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती है, जो लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में विद्युत आवेश को जमा करने की क्षमता है। इस प्रभाव का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया गया है, जिसमें चिकित्सा प्रत्यारोपण, नैनोस्केल सेंसर और डीएनए अनुक्रमण शामिल हैं। नैनोवायर्स और नैनोट्यूब जैसी नई सामग्रियों के विकास में इसके संभावित उपयोग के लिए भी इसका पता लगाया जा रहा है।
प्रोटीन
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री, जैसे प्रोटीन, क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए, इस प्रभाव को प्रदर्शित करते हैं। प्रोटीन, विशेष रूप से, एक अद्वितीय पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री हैं, क्योंकि वे अमीनो एसिड की एक जटिल संरचना से बने होते हैं जिन्हें विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए विकृत किया जा सकता है।
प्रोटीन पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का सबसे प्रचुर प्रकार है, और वे विभिन्न रूपों में पाए जाते हैं। वे एंजाइम, हार्मोन और एंटीबॉडी के साथ-साथ कोलेजन और केराटिन जैसे संरचनात्मक प्रोटीन के रूप में पाए जा सकते हैं। प्रोटीन मांसपेशियों के प्रोटीन के रूप में भी पाए जाते हैं, जो मांसपेशियों के संकुचन और विश्राम के लिए जिम्मेदार होते हैं।
प्रोटीन का पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव इस तथ्य के कारण है कि वे अमीनो एसिड की एक जटिल संरचना से बने होते हैं। जब ये अमीनो एसिड विकृत होते हैं, तो वे विद्युत आवेश उत्पन्न करते हैं। इस विद्युत आवेश का उपयोग विभिन्न प्रकार के उपकरणों, जैसे सेंसर और एक्चुएटर्स को बिजली देने के लिए किया जा सकता है।
प्रोटीन का उपयोग विभिन्न चिकित्सा अनुप्रयोगों में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, उनका उपयोग शरीर में कुछ प्रोटीनों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है, जिनका उपयोग रोगों के निदान के लिए किया जा सकता है। उनका उपयोग कुछ बैक्टीरिया और वायरस की उपस्थिति का पता लगाने के लिए भी किया जाता है, जिनका उपयोग संक्रमणों के निदान के लिए किया जा सकता है।
प्रोटीन का उपयोग विभिन्न प्रकार के औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, उनका उपयोग विभिन्न प्रकार की औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए सेंसर और एक्चुएटर बनाने के लिए किया जाता है। उनका उपयोग ऐसी सामग्री बनाने के लिए भी किया जाता है जिसका उपयोग विमान और अन्य वाहनों के निर्माण में किया जा सकता है।
अंत में, प्रोटीन एक अद्वितीय पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री है जिसका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। वे अमीनो एसिड की एक जटिल संरचना से बने होते हैं जिन्हें विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए विकृत किया जा सकता है, और उनका उपयोग विभिन्न प्रकार के चिकित्सा और औद्योगिक अनुप्रयोगों में किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी के साथ ऊर्जा संचयन
इस खंड में, मैं चर्चा करूँगा कि कैसे पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग ऊर्जा की कटाई के लिए किया जा सकता है। मैं पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग से लेकर क्लॉक जनरेटर और माइक्रोबैलेंस तक, पीजोइलेक्ट्रिकिटी के विभिन्न अनुप्रयोगों को देखूंगा। मैं पियरे क्यूरी द्वारा इसकी खोज से लेकर द्वितीय विश्व युद्ध में इसके उपयोग तक, पीजोइलेक्ट्रिकिटी के इतिहास की खोज भी करूँगा। अंत में, मैं पीजोइलेक्ट्रिक उद्योग की वर्तमान स्थिति और आगे के विकास की संभावना पर चर्चा करूंगा।
पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज उत्पन्न करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। शब्द 'पीजोइलेक्ट्रिकिटी' ग्रीक शब्द 'पीजेन' (निचोड़ने या दबाने के लिए) और 'इलेक्ट्रॉन' (एम्बर) से लिया गया है, जो इलेक्ट्रिक चार्ज का एक प्राचीन स्रोत है। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री, जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और हड्डी और डीएनए जैसे जैविक पदार्थ, विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।
Piezoelectricity का उपयोग उच्च वोल्टेज बिजली उत्पन्न करने के लिए, घड़ी जनरेटर के रूप में, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में और माइक्रोबैलेंस में किया जाता है। इसका उपयोग अल्ट्रासोनिक नोजल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबलियों को चलाने के लिए भी किया जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग इस तकनीक का एक लोकप्रिय अनुप्रयोग है। यह एक प्रकार की छपाई है जो उच्च-आवृत्ति कंपन उत्पन्न करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का उपयोग करती है, जिसका उपयोग पृष्ठ पर स्याही की बूंदों को बाहर निकालने के लिए किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज 1880 की है, जब फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने प्रभाव की खोज की थी। तब से, विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का शोषण किया गया है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग रोजमर्रा की वस्तुओं जैसे गैस खाना पकाने और हीटिंग डिवाइस, टॉर्च, सिगरेट लाइटर और इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार में पिकअप और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम में ट्रिगर में किया जाता है।
Piezoelectricity का उपयोग वैज्ञानिक अनुसंधान में भी किया जाता है। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर में भी किया जाता है, जो अल्ट्रासोनिक दालों को सामग्री में भेजता है और असंतुलन का पता लगाने के लिए प्रतिबिंबों को मापता है और कास्ट धातु और पत्थर की वस्तुओं के अंदर त्रुटियों को ढूंढता है।
पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों और सामग्रियों का विकास बेहतर प्रदर्शन और आसान निर्माण प्रक्रियाओं की आवश्यकता से प्रेरित है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, व्यावसायिक उपयोग के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल का विकास पीजोइलेक्ट्रिक उद्योग के विकास का एक प्रमुख कारक रहा है। इसके विपरीत, जापानी निर्माता सूचनाओं को तेजी से साझा करने और नए अनुप्रयोगों को विकसित करने में सक्षम हैं, जिससे जापानी बाजार में तेजी से विकास हुआ है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी ने लाइटर जैसी रोजमर्रा की वस्तुओं से लेकर उन्नत वैज्ञानिक अनुसंधान तक, ऊर्जा का उपयोग करने के तरीके में क्रांति ला दी है। यह एक बहुमुखी तकनीक है जिसने हमें नई सामग्रियों और अनुप्रयोगों का पता लगाने और विकसित करने में सक्षम बनाया है, और आने वाले वर्षों में यह हमारे जीवन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बना रहेगा।
उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ ठोस पदार्थों की क्षमता है। शब्द 'पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी' ग्रीक शब्द 'पाइज़िन' से लिया गया है जिसका अर्थ है 'निचोड़ना' या 'प्रेस' और 'इलेक्ट्रॉन' का अर्थ है 'एम्बर', जो विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन है।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है; पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री भी रिवर्स पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती है, एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होता है, एक घटना जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन भी शामिल है। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग ध्वनि के उत्पादन और पहचान में, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग में, क्लॉक जनरेटर में, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में, माइक्रोबैलेंस में, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल में और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली में किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग रोजमर्रा के अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों में गैस को प्रज्वलित करने के लिए स्पार्क उत्पन्न करना, मशालों, सिगरेट लाइटर और पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्री में, जो तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता उत्पन्न करते हैं। 18वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा इस प्रभाव का अध्ययन किया गया था, रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त करते हुए, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच एक संबंध प्रस्तुत किया, हालांकि उनके प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के संयुक्त ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित हुआ। सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने पीजोइलेक्ट्रिकिटी भी प्रदर्शित की, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया। प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के क्यूरीज़ के प्रदर्शन में इसे बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया था।
भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी ने पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त किया। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, लेकिन पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में यह एक महत्वपूर्ण उपकरण था। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइग्ट के लेहरबच डेर क्रिस्टालफिज़िक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ, जिसमें पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया गया था और टेन्सर विश्लेषण का उपयोग करके पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया गया था।
प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार के विकास के साथ पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग शुरू हुआ। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और एक हाइड्रोफोन लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए होता है। ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स का उत्सर्जन करके और किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने सोनार को सफल बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का इस्तेमाल किया और इस परियोजना ने अगले दशकों में पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की।
नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया और विकसित किया गया। पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को विभिन्न प्रकार के क्षेत्रों में घर मिले, जैसे कि सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज, जो प्लेयर डिजाइन को सरल बनाता है और सस्ता, अधिक सटीक रिकॉर्ड प्लेयर बनाता है जो बनाए रखने के लिए सस्ता और निर्माण में आसान होता है। अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास ने तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर एक सामग्री में एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं और कास्ट मेटल और स्टोन ऑब्जेक्ट्स के अंदर खामियों को खोजने के लिए रिफ्लेक्शन और डिसकंटीन्यूटी को मापते हैं, संरचनात्मक सुरक्षा में सुधार करते हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध में संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और जापान में स्वतंत्र शोध समूहों ने फेर नामक सिंथेटिक सामग्री की एक नई श्रेणी की खोज की
घड़ी जनरेटर
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। घड़ी जनरेटर सहित कई उपयोगी अनुप्रयोगों को बनाने के लिए इस घटना का उपयोग किया गया है। क्लॉक जनरेटर ऐसे उपकरण हैं जो सटीक समय के साथ विद्युत संकेतों को उत्पन्न करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग करते हैं।
घड़ी जनरेटर का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कंप्यूटर, दूरसंचार और ऑटोमोटिव सिस्टम में। विद्युत संकेतों के सटीक समय को सुनिश्चित करने के लिए पेसमेकर जैसे चिकित्सा उपकरणों में भी उनका उपयोग किया जाता है। घड़ी जनरेटर का उपयोग औद्योगिक स्वचालन और रोबोटिक्स में भी किया जाता है, जहां सटीक समय आवश्यक है।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क पर आधारित है। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री भी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर यांत्रिक तनाव उत्पन्न कर सकती है। इसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
घड़ी जनरेटर सटीक समय के साथ विद्युत संकेतों को उत्पन्न करने के लिए इस व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री एक विद्युत क्षेत्र द्वारा विकृत होती है, जिसके कारण यह एक विशिष्ट आवृत्ति पर कंपन करती है। यह कंपन तब एक विद्युत संकेत में परिवर्तित हो जाता है, जिसका उपयोग सटीक समय संकेत उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।
चिकित्सा उपकरणों से लेकर औद्योगिक स्वचालन तक, विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में क्लॉक जनरेटर का उपयोग किया जाता है। वे विश्वसनीय, सटीक और उपयोग में आसान हैं, जिससे वे कई अनुप्रयोगों के लिए लोकप्रिय विकल्प बन जाते हैं। पीजोइलेक्ट्रिकिटी आधुनिक तकनीक का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, और घड़ी जनरेटर इस घटना के कई अनुप्रयोगों में से एक हैं।
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ ठोस पदार्थों की क्षमता है। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जानी जाने वाली इस घटना का उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार में पिकअप से लेकर आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम में ट्रिगर तक।
पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी ग्रीक शब्द πιέζειν (पाइज़िन) से ली गई है जिसका अर्थ है "निचोड़ना" या "प्रेस" और ἤλεκτρον (एलेक्ट्रोन) जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें और हड्डी और डीएनए प्रोटीन जैसे जैविक पदार्थ हैं, जो पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करते हैं।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री भी रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होता है, एक घटना जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में किया जाता है।
पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी की खोज का श्रेय फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी को दिया जाता है, जिन्होंने 1880 में प्रत्यक्ष पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन किया था। पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के उनके संयुक्त ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ ने पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी और भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से क्रिस्टल व्यवहार का प्रदर्शन किया गया।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग विभिन्न दैनिक अनुप्रयोगों में किया गया है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर, और पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्री में गैस को जलाने के लिए स्पार्क उत्पन्न करना जो तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता उत्पन्न करता है। यह 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा अध्ययन किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त कर रहे थे, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच संबंध स्थापित किया था। हालांकि, प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए, जब तक कि स्कॉटलैंड में क्यूरी कम्पेसाटर संग्रहालय में एक पीजो क्रिस्टल के दृश्य ने क्यूरी भाइयों द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन नहीं किया।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार में पिकअप से लेकर आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम में ट्रिगर तक। इसका उपयोग ध्वनि, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली के उत्पादन, घड़ी जनरेटर, माइक्रोबैलेंस, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली के उत्पादन और पहचान में भी किया जाता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है।
सूक्ष्मजीव
पीजोइलेक्ट्रिकिटी लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ ठोस पदार्थों की क्षमता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी ग्रीक शब्द πιέζειν (पीजेन) से ली गई है, जिसका अर्थ है "निचोड़ना" या "प्रेस", और ἤλεκτρον (एलेक्ट्रोन), जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग विभिन्न प्रकार के रोजमर्रा के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर आदि के लिए गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी उत्पन्न करना। इसका उपयोग ध्वनि के उत्पादन और पहचान में और पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग उच्च वोल्टेज बिजली उत्पन्न करने के लिए भी किया जाता है, और यह घड़ी जनरेटर और माइक्रोबैलेंस जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का आधार है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग अल्ट्रासोनिक नोजल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबलियों को चलाने के लिए भी किया जाता है।
पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी की खोज का श्रेय 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी को दिया जाता है। क्यूरी भाइयों ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की अपनी समझ को मिलाकर पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी की अवधारणा को जन्म दिया। वे क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे और टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल में प्रभाव का प्रदर्शन किया।
ध्वनि के उत्पादन और पहचान सहित उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग किया गया था। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार का विकास पीजोइलेक्ट्रिकिटी के उपयोग में एक बड़ी सफलता थी। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और जापान में स्वतंत्र अनुसंधान समूहों ने फेरोइलेक्ट्रिक्स नामक सिंथेटिक सामग्री की एक नई श्रेणी की खोज की, जो प्राकृतिक सामग्रियों की तुलना में दस गुना अधिक पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक प्रदर्शित करती है।
इससे बेरियम टाइटेनेट और बाद में लेड जिरकोनेट टाइटेनेट सामग्री का गहन अनुसंधान और विकास हुआ, जिसमें विशेष अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट गुण थे। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं में पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल के उपयोग का एक महत्वपूर्ण उदाहरण विकसित किया गया था।
रेडियो टेलीफोनी इंजीनियरिंग विभाग में काम कर रहे फ्रेडरिक आर. लैक ने एक कट क्रिस्टल विकसित किया जो तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर संचालित होता है। लैक के क्रिस्टल को पिछले क्रिस्टल के भारी सामान की जरूरत नहीं थी, जिससे विमान में इसका उपयोग आसान हो गया। इस विकास ने संबद्ध वायु सेना को विमानन रेडियो का उपयोग करके बड़े पैमाने पर समन्वित हमलों में शामिल होने की अनुमति दी।
संयुक्त राज्य में पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों और सामग्रियों के विकास ने कई कंपनियों को व्यवसाय में रखा, और क्वार्ट्ज क्रिस्टल के विकास का व्यावसायिक उपयोग किया गया। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री तब से विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है, जिसमें चिकित्सा इमेजिंग, अल्ट्रासोनिक सफाई और बहुत कुछ शामिल है।
ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल
पीजोइलेक्ट्रिकिटी वह विद्युत आवेश है जो कुछ ठोस पदार्थों जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव की प्रतिक्रिया है और ग्रीक शब्द 'पाइजीन' से लिया गया है, जिसका अर्थ है 'निचोड़ना' या 'दबाना', और 'इलेक्ट्रॉन', जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। इसका एक उदाहरण लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल है, जो मापने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदलते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव होता है, जो कि अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन होता है।
फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने 1880 में पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की और तब से ध्वनि के उत्पादन और पहचान सहित कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इसका उपयोग किया गया है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी रोजमर्रा के उपयोगों का भी पता लगाती है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, टॉर्च, सिगरेट लाइटर, और बहुत कुछ में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करना।
पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करने वाली सामग्री है, का अध्ययन कार्ल लिनिअस, फ्रांज एपिनस और 18 वीं शताब्दी के मध्य में रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त करने के लिए किया गया था, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और के बीच संबंधों को प्रस्तुत किया था। बिजली का आवेश। यह साबित करने के प्रयोग अनिर्णायक थे।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेंसेटर में एक पीजो क्रिस्टल का दृश्य भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान का संयोजन और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं को समझने से पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म दिया और उन्हें क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की अनुमति दी। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित किया गया था। सोडियम और पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने भी पीजोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया। 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से गणितीय रूप से निकाले गए विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने के लिए क्यूरीज़ द्वारा इसे बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया था।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, लेकिन पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण था, जो पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाले क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने के लिए उनके काम में था। इसका चरमोत्कर्ष वोल्डेमर वोइगट के लेहरबच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में हुआ, जिसमें पीजोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया गया था और टेन्सर विश्लेषण के माध्यम से पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया गया था।
पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग सोनार से शुरू हुआ, जिसे प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करने के बाद लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए हाइड्रोफोन नामक स्टील प्लेटों से सावधानी से चिपका होता है। किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना कर सकते थे। सोनार में पीजोइलेक्ट्रिकिटी का यह प्रयोग सफल रहा, और इस परियोजना ने दशकों तक पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की।
इन सामग्रियों के लिए नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और नए अनुप्रयोगों का पता लगाया गया और विकसित किया गया, और पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज जैसे क्षेत्रों में घर मिले, जो प्लेयर डिजाइन को सरल बनाते हैं और सस्ते, अधिक सटीक रिकॉर्ड प्लेयर के लिए बनाए जाते हैं जो बनाए रखने के लिए सस्ते और निर्माण में आसान होते हैं। . अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास ने तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर एक सामग्री के माध्यम से एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं और कास्ट धातु और पत्थर की वस्तुओं के अंदर की खामियों को खोजने के लिए प्रतिबिंब और असंतोष को मापते हैं।
अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली
पीजोइलेक्ट्रिकिटी यांत्रिक तनाव के अधीन होने पर इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। यह व्युत्क्रम समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के विद्युत और यांत्रिक अवस्थाओं के बीच एक रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है।
ध्वनि के उत्पादन और पहचान, और उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में पायजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग किया गया है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इंकजेट प्रिंटिंग, क्लॉक जनरेटर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, माइक्रोबैलेंस, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने की थी। उपयोगी अनुप्रयोगों में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग किया जाता है, जैसे ध्वनि का उत्पादन और पहचान, और उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन। पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग का भी उपयोग किया जाता है, साथ ही साथ घड़ी जनरेटर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, माइक्रोबैलेंस, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी ने रोजमर्रा के उपयोगों में अपना रास्ता खोज लिया है, जैसे खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर, और पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्री के लिए गैस को जलाने के लिए स्पार्क उत्पन्न करना जो तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता उत्पन्न करता है। 18वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा इस प्रभाव का अध्ययन किया गया था, जो रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर चित्रित किया गया था, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच संबंध स्थापित किया था। प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेंसेटर में एक पीजो क्रिस्टल का दृश्य भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की उनकी समझ के साथ, उन्होंने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव में प्रदर्शित किया गया था।
सोडियम और पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट, और क्वार्ट्ज और रोशेल नमक ने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया, और विकृत होने पर एक पीज़ोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए किया गया था, हालांकि आकार में परिवर्तन बहुत ही अतिरंजित था। क्यूरीज़ ने विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी की, और विपरीत प्रभाव 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से गणितीय रूप से घटाया गया था। पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलास्टो-यांत्रिक विकृति।
दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ। इसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और पीज़ोइलेक्ट्रिक उपकरणों के व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए टेन्सर विश्लेषण का उपयोग करके पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया।
सोनार का विकास एक सफल परियोजना थी जिसने पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की। दशकों बाद, नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया गया और विकसित किया गया। पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को विभिन्न प्रकार के क्षेत्रों में घर मिले, जैसे कि सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज, जिसने प्लेयर डिजाइन को सरल बनाया और रिकॉर्ड प्लेयर को सस्ता और बनाए रखने और बनाने में आसान बना दिया। अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास ने तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर एक सामग्री में एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं और कास्ट मेटल और स्टोन ऑब्जेक्ट्स के अंदर खामियों को खोजने के लिए रिफ्लेक्शन और डिसकंटीन्यूटी को मापते हैं, संरचनात्मक सुरक्षा में सुधार करते हैं।
पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी हितों के क्षेत्र की शुरुआत क्वार्ट्ज क्रिस्टल से विकसित नई सामग्रियों के लाभदायक पेटेंट के साथ सुरक्षित थी, जिनका पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के रूप में व्यावसायिक रूप से शोषण किया गया था। वैज्ञानिकों ने उच्च प्रदर्शन सामग्री की खोज की, और सामग्री में प्रगति और निर्माण प्रक्रियाओं की परिपक्वता के बावजूद, संयुक्त राज्य का बाजार तेजी से नहीं बढ़ा। इसके विपरीत, जापानी निर्माताओं ने सूचनाओं को तेज़ी से साझा किया और संयुक्त राज्य अमेरिका के पीजोइलेक्ट्रिक उद्योग में विकास के लिए नए अनुप्रयोगों को जापानी निर्माताओं के विपरीत नुकसान उठाना पड़ा।
पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स
इस खंड में, मैं इस बारे में बात करूँगा कि आधुनिक तकनीक में पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग कैसे किया जाता है। स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी से जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर करने के लिए पिकअप कर सकते हैं, पीजोइलेक्ट्रिकिटी कई उपकरणों का एक अभिन्न अंग बन गया है। मैं पीजोइलेक्ट्रिकिटी के इतिहास का पता लगाऊंगा और विभिन्न अनुप्रयोगों में इसका उपयोग कैसे किया गया है।
स्कैनिंग प्रोब माइक्रोस्कोप का आधार बनाता है
पीजोइलेक्ट्रिसिटी वह विद्युत आवेश है जो कुछ ठोस पदार्थों, जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव की प्रतिक्रिया है, और पीजोइलेक्ट्रिकिटी शब्द ग्रीक शब्द πιέζειν (पाइज़िन) से आया है जिसका अर्थ है "निचोड़ना" या "प्रेस" और ἤλεκτρον (एलेक्ट्रोन) जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
पीजोइलेक्ट्रिक मोटर ऐसे उपकरण हैं जो गति उत्पन्न करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं। यह प्रभाव व्युत्क्रम समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्रियों में यांत्रिक और विद्युत अवस्थाओं के बीच रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री भी रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। मापने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करने वाली सामग्रियों के उदाहरण लीड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल हैं।
उपयोगी अनुप्रयोगों में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग किया जाता है, जैसे कि ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन, घड़ी जनरेटर, और माइक्रोबैलेंस जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली के लिए अल्ट्रासोनिक नोजल ड्राइव करते हैं। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने की थी। एक पीजो क्रिस्टल और क्यूरी कम्पेसाटर का दृश्य स्कॉटलैंड के हंटरियन संग्रहालय में देखा जा सकता है, जो पियरे और जैक्स क्यूरी भाइयों द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के उनके ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की उनकी समझ के संयोजन ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म दिया, जिससे उन्हें क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की अनुमति मिली। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित हुआ। सोडियम और पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट, और क्वार्ट्ज और रोशेल नमक ने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीज़ोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया था, हालांकि यह क्यूरीज़ द्वारा बहुत ही अतिरंजित था।
उन्होंने उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भी भविष्यवाणी की, और यह 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से गणितीय रूप से घटाया गया था। क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और इलेक्ट्रो-इलास्टो- की पूर्ण प्रतिवर्तीता के मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में यांत्रिक विकृति।
दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइग्ट के लेहरबच डेर क्रिस्टालफिज़िक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ, जिसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक और टेन्सर विश्लेषण को सख्ती से परिभाषित किया।
इससे सोनार जैसे पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग हुआ, जिसे प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। इस डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करने के बाद लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए एक हाइड्रोफोन होता है। किसी वस्तु से उछलती ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने इस सोनार को सफल बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का इस्तेमाल किया और इस परियोजना ने दशकों तक पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की।
नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया गया और विकसित किया गया, और पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को कई क्षेत्रों में घर मिले, जैसे कि सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज, जो प्लेयर डिजाइन को सरल बनाते हैं और सस्ते और अधिक सटीक रिकॉर्ड प्लेयर के लिए बनाए जाते हैं जो बनाए रखने के लिए सस्ते और आसान होते हैं। बनाने के लिए। अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास ने तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर एक सामग्री में एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं और कास्ट मेटल और स्टोन ऑब्जेक्ट्स के अंदर खामियों को खोजने के लिए रिफ्लेक्शन और डिसकंटीन्यूटी को मापते हैं, संरचनात्मक सुरक्षा में सुधार करते हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, यूनाइटेड में स्वतंत्र अनुसंधान समूह
परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करें
पीजोइलेक्ट्रिकिटी वह विद्युत आवेश है जो कुछ ठोस पदार्थों जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव की प्रतिक्रिया है और ग्रीक शब्द 'पाइज़िन' से लिया गया है, जिसका अर्थ निचोड़ना या दबाना है। उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, और पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री भी रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। इसके उदाहरणों में लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल शामिल हैं, जो मापने योग्य पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदलते हैं, जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में किया जाता है।
फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की। विभिन्न प्रकार के उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का शोषण किया गया है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन, घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण शामिल हैं। माइक्रोबैलेंस और ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग रोजमर्रा के अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर आदि में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करना। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो एक ऐसी सामग्री है जो तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है, का अध्ययन 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा किया गया था। रेने हाउ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर आकर्षित, उन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच एक संबंध स्थापित किया, लेकिन उनके प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
ग्लासगो में हंटरियन संग्रहालय के आगंतुक पीजो क्रिस्टल क्यूरी कम्पेसाटर देख सकते हैं, जो पियरे और जैक्स क्यूरी भाइयों द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ, उन्होंने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित हुआ। सोडियम और पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट, और क्वार्ट्ज और रोशेल नमक ने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया, और एक पीज़ोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत होने पर एक वोल्टेज उत्पन्न करती है, हालांकि आकार में परिवर्तन बहुत ही अतिरंजित है। क्यूरीज़ उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे, और उलटा प्रभाव 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से गणितीय रूप से घटाया गया था।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, लेकिन पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में यह एक महत्वपूर्ण उपकरण था। क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने के लिए उनका काम जो पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करता है, वोल्डेमर वोइग्ट के लेहरबच डेर क्रिस्टलफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ।
पिकअप इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार
पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स इलेक्ट्रिक मोटर्स हैं जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव यांत्रिक तनाव के अधीन होने पर विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए कुछ सामग्रियों की क्षमता है। पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, छोटे उपकरणों जैसे घड़ियों और घड़ियों को बिजली देने से लेकर रोबोट और चिकित्सा उपकरण जैसी बड़ी मशीनों को शक्ति देने तक।
पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार पिकअप में किया जाता है। ये पिकअप गिटार के तार के कंपन को विद्युत संकेत में बदलने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं। यह संकेत तब बढ़ाया जाता है और एक एम्पलीफायर को भेजा जाता है, जो गिटार की आवाज पैदा करता है। पीजोइलेक्ट्रिक पिकअप का उपयोग आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रमों में भी किया जाता है, जहां उनका उपयोग ड्रम हेड्स के कंपन का पता लगाने और उन्हें विद्युत संकेत में बदलने के लिए किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी में भी किया जाता है, जो सतह पर एक छोटी जांच को स्थानांतरित करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं। यह सूक्ष्मदर्शी को परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने की अनुमति देता है। पीज़ोइलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग इंकजेट प्रिंटर में भी किया जाता है, जहाँ उनका उपयोग प्रिंट हेड को पूरे पृष्ठ पर आगे और पीछे ले जाने के लिए किया जाता है।
Piezoelectric मोटर्स का उपयोग चिकित्सा उपकरणों, मोटर वाहन घटकों और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स सहित कई अन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है। उनका उपयोग औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे सटीक भागों के उत्पादन में और जटिल घटकों के संयोजन में। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में भी किया जाता है, जिसका उपयोग चिकित्सा इमेजिंग और सामग्री में खामियों का पता लगाने में किया जाता है।
कुल मिलाकर, पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग छोटे उपकरणों को बिजली देने से लेकर बड़ी मशीनों को चलाने तक, अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है। उनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम, स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी, इंकजेट प्रिंटर, चिकित्सा उपकरणों, मोटर वाहन घटकों और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन और सामग्री में खामियों का पता लगाने में भी किया जाता है।
ट्रिगर आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम
पीजोइलेक्ट्रिकिटी वह विद्युत आवेश है जो कुछ ठोस पदार्थों जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव के लिए इन सामग्रियों की प्रतिक्रिया है। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी शब्द ग्रीक शब्द "पाइज़िन" से लिया गया है, जिसका अर्थ है "निचोड़ना या दबाना", और शब्द "इलेक्ट्रॉन", जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
पीजोइलेक्ट्रिक मोटर ऐसे उपकरण हैं जो गति उत्पन्न करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं। यह प्रभाव उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क से उत्पन्न होता है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। इसका एक उदाहरण लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल है, जो मापने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो क्रिस्टल अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन करते हुए, उनके स्थिर आयाम को बदलते हैं।
पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग विभिन्न प्रकार के रोजमर्रा के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे:
• खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों में गैस प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी उत्पन्न करना
• टॉर्च, सिगरेट लाइटर, और पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्री
• तापमान परिवर्तन की प्रतिक्रिया में विद्युत क्षमता उत्पन्न करना
• ध्वनि का उत्पादन और पहचान
• पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग
• उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन
• घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण
• सूक्ष्म संतुलन
• ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोज़ल और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली
• स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार बनता है
• परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करें
• पिकअप इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार
• ट्रिगर आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम।
पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की इलेक्ट्रोमैकेनिकल मॉडलिंग
इस खंड में, मैं पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर के इलेक्ट्रोमैकेनिकल मॉडलिंग की खोज करूंगा। मैं पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज के इतिहास, इसके अस्तित्व को साबित करने वाले प्रयोगों और पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों और सामग्रियों के विकास को देखूंगा। मैं फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी, कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस, रेने हाउ और एंटोनी सीजर बेकरेल, गेब्रियल लिपमैन और वोल्डेमार वोइगट के योगदान पर भी चर्चा करूंगा।
फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी पियरे और जैक्स क्यूरी
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटना है जहां इलेक्ट्रिक चार्ज कुछ ठोस पदार्थों जैसे कि क्रिस्टल, सिरेमिक और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह चार्ज एक लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में उत्पन्न होता है। शब्द 'पीजोइलेक्ट्रिकिटी' ग्रीक शब्द 'पीजेन' से लिया गया है, जिसका अर्थ है 'निचोड़ना या दबाना', और 'इलेक्ट्रॉन', जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
उलटा समरूपता के साथ सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जहां एक लागू विद्युत क्षेत्र के जवाब में यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी उत्पन्न होती है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदलते हैं, उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन करते हैं।
1880 में, फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी ने पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज की और तब से ध्वनि, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी, घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक के उत्पादन और पहचान सहित कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इसका शोषण किया गया है। अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली के लिए माइक्रोबैलेंस और ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल जैसे उपकरण। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर के लिए पिकअप में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी रोजमर्रा के उपयोगों का भी पता लगाती है, जैसे कि खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, टॉर्च, सिगरेट लाइटर, और बहुत कुछ में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करना। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जहां एक सामग्री तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है, 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा अध्ययन किया गया था, रेने हौ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर चित्रित किया गया था, जिन्होंने बीच संबंध स्थापित किया था यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश, हालांकि उनके प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान को अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ जोड़कर, क्यूरी पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म देने और क्रिस्टल के व्यवहार की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव में प्रदर्शित किया गया था। सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने भी पीजोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया। एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत होने पर एक वोल्टेज उत्पन्न करती है, हालांकि यह क्यूरीज़ के प्रदर्शन में बहुत ही अतिरंजित है। वे विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने में भी सक्षम थे और 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से इसे गणितीय रूप से घटाते थे।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। इसके बाद के दशकों में, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के 'लेहर्बच डेर क्रिस्टलफिज़िक' (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ।
प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटना है जिसमें इलेक्ट्रिक चार्ज कुछ ठोस पदार्थों, जैसे कि क्रिस्टल, सिरेमिक, और हड्डी और डीएनए जैसे जैविक पदार्थ में जमा होता है। यह लागू यांत्रिक तनाव की प्रतिक्रिया है, और 'पीजोइलेक्ट्रिकिटी' शब्द ग्रीक शब्द 'पाइजीन' से लिया गया है, जिसका अर्थ है 'निचोड़ना या दबाना', और 'इलेक्ट्रॉन', जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है; पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं, जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में किया जाता है।
फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की थी। इसके बाद से ध्वनि के उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी, घड़ी जनरेटर, और माइक्रोबैलेंस जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों सहित कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इसका शोषण किया गया है। , ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल, और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार के पिकअप में और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर में भी किया जाता है।
Piezoelectricity खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर, और बहुत कुछ में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करने में हर रोज उपयोग करता है। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जिसमें एक सामग्री एक तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है, 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा अध्ययन किया गया था, जो रेने हौ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर चित्रित किया गया था, जिन्होंने एक संबंध प्रस्तुत किया था। यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच। प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के संयुक्त ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल के व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव में प्रदर्शित किया गया था। सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने पीजोइलेक्ट्रिकिटी भी प्रदर्शित की, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया। प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के क्यूरीज़ के प्रदर्शन में इसे बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया था।
भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी ने विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी की थी, और विपरीत प्रभाव गणितीय रूप से 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से घटाया गया था। क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पूर्ण के मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की प्रतिवर्तीता।
दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, लेकिन पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में यह एक महत्वपूर्ण उपकरण था। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ। इसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और टेन्सर विश्लेषण का उपयोग करके पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया। यह पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर का पहला व्यावहारिक अनुप्रयोग था, और सोनार प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया।
कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटना है जिसमें इलेक्ट्रिक चार्ज कुछ ठोस पदार्थों जैसे क्रिस्टल, सिरेमिक और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए में जमा होता है। यह शुल्क लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में उत्पन्न होता है। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी शब्द ग्रीक शब्द πιέζειν (पाइज़िन) से आया है जिसका अर्थ है "निचोड़ना या दबाना" और ἤλεκτρον (इलेक्ट्रॉन) जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जो एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं, जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में किया जाता है।
1880 में, फ्रांसीसी भौतिकविदों जैक्स और पियरे क्यूरी ने पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज की और इसके बाद से कई उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इसका उपयोग किया गया, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन, घड़ी जनरेटर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, माइक्रोबैलेंस शामिल हैं। , ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल, और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जिसका उपयोग परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल करने के लिए किया जाता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर के लिए पिकअप में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी रोजमर्रा के उपयोग में भी पाई जाती है, जैसे खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, मशालों, सिगरेट लाइटर और पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव में गैस को जलाने के लिए स्पार्क उत्पन्न करना, जो तब होता है जब कोई सामग्री तापमान परिवर्तन के जवाब में विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है। 18वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा इस प्रभाव का अध्ययन किया गया था, रेने हौय और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त करते हुए, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच एक संबंध प्रस्तुत किया, हालांकि उनके प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेसाटर में एक पीजो क्रिस्टल का दृश्य भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। पायरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान को अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ जोड़कर पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित हुआ। रोशेल नमक से सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने पीजोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया, और एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत होने पर एक वोल्टेज उत्पन्न करती है, हालांकि क्यूरी के प्रदर्शन में यह बहुत ही अतिरंजित है।
उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी और मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से इसकी गणितीय कटौती 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा की गई थी। क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और इलेक्ट्रो-इलास्टो- की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में यांत्रिक विकृति। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया, जिन्होंने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाले क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने के लिए इसका इस्तेमाल किया। इसका चरमोत्कर्ष वोल्डेमर वोइगट के लेहर्बच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में हुआ, जिसमें पीजोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया गया था और टेन्सर विश्लेषण का उपयोग करके पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया गया था।
पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर के इस व्यावहारिक अनुप्रयोग के कारण प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार का विकास हुआ। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करने के बाद लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए एक हाइड्रोफोन होता है। किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने इस सोनार को सफल बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का इस्तेमाल किया और इस परियोजना ने पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में गहन विकास और रुचि पैदा की
रेने हौ और एंटोनी सीजर बेकरेल
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटना है जो तब होती है जब कुछ ठोस पदार्थ, जैसे कि क्रिस्टल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और जैविक पदार्थ जैसे हड्डी और डीएनए, लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में इलेक्ट्रिक चार्ज जमा करते हैं। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी ग्रीक शब्द 'पाइज़िन' से ली गई है, जिसका अर्थ है 'निचोड़ना या दबाना', और 'इलेक्ट्रॉन', जिसका अर्थ है 'एम्बर', विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री में यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक विद्युत-यांत्रिक संपर्क से उत्पन्न होता है। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव, या एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी को भी प्रदर्शित करती है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होने पर क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव और अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन होता है।
फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज की। इस प्रभाव का विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया गया है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन, घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण शामिल हैं। जैसे माइक्रोबैलेंस, ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल, और अल्ट्राफाइन फोकसिंग ऑप्टिकल असेंबली। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार के पिकअप में और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम के लिए ट्रिगर में भी किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अध्ययन पहली बार 18वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा किया गया था, जो रेने हौ और एंटोनी सीज़र बेकरेल के ज्ञान पर आधारित थे, जिन्होंने यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच एक संबंध स्थापित किया था। हालाँकि, प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए। पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ, इसने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी और क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की क्षमता को जन्म दिया। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, बेंत चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव में प्रदर्शित किया गया था। सोडियम पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने पीजोइलेक्ट्रिकिटी भी प्रदर्शित की, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया। स्कॉटलैंड के संग्रहालय में क्यूरीज़ के प्रदर्शन में इस प्रभाव को बहुत बढ़ा-चढ़ाकर पेश किया गया था, जिसमें प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव दिखाया गया था।
भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी ने पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त किया। दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। इस काम ने क्रिस्टल संरचनाओं की खोज की और उन्हें परिभाषित किया, जो पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन करते थे, वोल्डेमर वोइग्ट के लेहरबच डेर क्रिस्टलफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समापन हुआ।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और विपरीत प्रभाव के मूलभूत थर्मोडायनामिक सिद्धांतों को गणितीय रूप से कम करने के लिए चला गया। यह 1881 में गेब्रियल लिपमैन द्वारा किया गया था। तब प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार विकसित करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया था। इस डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और एक हाइड्रोफोन लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए होता है। ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स का उत्सर्जन करके और किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना कर सकते हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध के बाद बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं द्वारा पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का उपयोग और विकसित किया गया था। रेडियो टेलीफोनी इंजीनियरिंग विभाग में काम कर रहे फ्रेडरिक आर. लैक ने एक कट क्रिस्टल विकसित किया जो तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर काम कर सकता था। लैक के क्रिस्टल को पिछले क्रिस्टल के भारी सामान की जरूरत नहीं थी, जिससे विमान में इसका उपयोग आसान हो गया। इस विकास ने संबद्ध वायु सेना को विमानन रेडियो का उपयोग करते हुए समन्वित सामूहिक हमलों में शामिल होने की अनुमति दी। संयुक्त राज्य अमेरिका में पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों और सामग्रियों के विकास ने कंपनियों को क्षेत्र में युद्ध के समय की शुरुआत के विकास में रखा, और विकसित नई सामग्रियों के लिए लाभदायक पेटेंट हासिल करने में उनकी रुचि थी। क्वार्ट्ज क्रिस्टल का व्यावसायिक रूप से पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के रूप में उपयोग किया गया था, और वैज्ञानिकों ने उच्च प्रदर्शन सामग्री की खोज की। सामग्री और विनिर्माण प्रक्रियाओं की परिपक्वता में प्रगति के बावजूद, संयुक्त राज्य अमेरिका
गेब्रियल लिपमैन
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटना है जिसमें इलेक्ट्रिक चार्ज कुछ ठोस पदार्थों, जैसे कि क्रिस्टल, सिरेमिक, और हड्डी और डीएनए जैसे जैविक पदार्थ में जमा होता है। यह व्युत्क्रम समरूपता वाले सामग्रियों में यांत्रिक और विद्युत अवस्थाओं के बीच परस्पर क्रिया का परिणाम है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज पहली बार 1880 में फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी ने की थी।
विभिन्न प्रकार के उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का उपयोग किया गया है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग और उच्च वोल्टेज बिजली का उत्पादन शामिल है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी ग्रीक शब्द πιέζειν (पाइजेन) से लिया गया है जिसका अर्थ है "निचोड़ना या दबाना" और ἤλεκτρον (इलेक्ट्रॉन) जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी प्रदर्शित करती है, जिसमें यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी विद्युत क्षेत्र के अनुप्रयोग से उत्पन्न होती है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं, एक प्रक्रिया जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया का उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।
18वीं शताब्दी के मध्य से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अध्ययन किया गया है, जब कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस ने रेने हौ और एंटोनी सीजर बेकरेल के ज्ञान पर ड्राइंग करते हुए यांत्रिक तनाव और विद्युत आवेश के बीच एक संबंध स्थापित किया। हालाँकि, प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए। यह तब तक नहीं था जब तक पायरोइलेक्ट्रिकिटी के संयुक्त ज्ञान और अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ ने पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म नहीं दिया था कि शोधकर्ता क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे। यह टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव से प्रदर्शित हुआ।
1881 में गेब्रियल लिपमैन ने गणितीय रूप से विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों को कम किया। क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े।
दशकों तक, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही जब तक कि यह पियरे और मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और उन्हें परिभाषित करने का उनका काम वोल्डेमर वोइगट के लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिसिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में समाप्त हुआ। इसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया और टेन्सर विश्लेषण के साथ पीज़ोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया।
प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार के विकास के साथ पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग शुरू हुआ। पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। इस डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और एक हाइड्रोफोन लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए होता है। ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स का उत्सर्जन करके और किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना करने में सक्षम थे। सोनार के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का यह प्रयोग सफल रहा, और इस परियोजना ने पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों में एक गहन विकास रुचि पैदा की। दशकों से, नई पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और इन सामग्रियों के लिए नए अनुप्रयोगों का पता लगाया और विकसित किया गया। पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों को विभिन्न प्रकार के क्षेत्रों में घर मिले, सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिज से, जिसने प्लेयर डिजाइन को सरल बनाया और सस्ता बनाया, सटीक रिकॉर्ड प्लेयर बनाए रखने के लिए सस्ता और बनाने में आसान, अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के विकास के लिए जो तरल पदार्थ की चिपचिपाहट और लोच के आसान माप की अनुमति देता है। और ठोस पदार्थ, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री अनुसंधान में भारी प्रगति हुई। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर एक सामग्री में एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजते हैं और कास्ट मेटल और स्टोन ऑब्जेक्ट्स के अंदर खामियों को खोजने के लिए रिफ्लेक्शन और डिसकंटीन्यूटी को मापते हैं, संरचनात्मक सुरक्षा में सुधार करते हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और जापान में स्वतंत्र अनुसंधान समूहों ने फेरोइलेक्ट्रिक्स नामक सिंथेटिक सामग्रियों की एक नई श्रेणी की खोज की जो प्राकृतिक सामग्रियों की तुलना में दस गुना अधिक पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक प्रदर्शित करती है। इससे बेरियम टाइटेनेट विकसित करने के लिए गहन शोध हुआ, और बाद में जिरकोनेट टाइटेनैट का नेतृत्व किया गया, विशेष अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट गुणों वाली सामग्री। पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल के उपयोग का एक महत्वपूर्ण उदाहरण विकसित किया गया था
वोल्डेमर वोइगट
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटना है जिसमें इलेक्ट्रिक चार्ज कुछ ठोस पदार्थों, जैसे कि क्रिस्टल, सिरेमिक, और हड्डी और डीएनए जैसे जैविक पदार्थ में जमा होता है। यह चार्ज एक लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में उत्पन्न होता है। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी शब्द ग्रीक शब्द "पाइज़िन" से लिया गया है, जिसका अर्थ है "निचोड़ना या दबाना", और "इलेक्ट्रॉन", जिसका अर्थ है "एम्बर", विद्युत आवेश का एक प्राचीन स्रोत।
उलटा समरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री के यांत्रिक और विद्युत राज्यों के बीच एक रैखिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरैक्शन से पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का परिणाम होता है। यह प्रभाव प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि पीजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाली सामग्री भी एक रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करती है, जहां यांत्रिक तनाव की आंतरिक पीढ़ी एक लागू विद्युत क्षेत्र से उत्पन्न होती है। उदाहरण के लिए, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टल औसत दर्जे का पीजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करते हैं जब उनकी स्थिर संरचना अपने मूल आयाम से विकृत हो जाती है। इसके विपरीत, क्रिस्टल अपने स्थिर आयाम को बदल सकते हैं जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होता है, एक घटना जिसे व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन में किया जाता है।
फ्रांसीसी भौतिकविदों पियरे और जैक्स क्यूरी ने 1880 में पीजोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का तब से विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए शोषण किया गया है, जिसमें ध्वनि का उत्पादन और पहचान, पीजोइलेक्ट्रिक इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज बिजली की पीढ़ी, घड़ी जनरेटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण शामिल हैं। ऑप्टिकल असेंबली के अल्ट्राफाइन फोकसिंग के लिए माइक्रोबैलेंस और ड्राइव अल्ट्रासोनिक नोजल्स की तरह। यह स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी का आधार भी बनाता है, जो परमाणुओं के पैमाने पर छवियों को हल कर सकता है। इसके अतिरिक्त, इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवर्धित गिटार में पिकअप और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ड्रम में ट्रिगर पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते हैं।
पीजोइलेक्ट्रिकिटी खाना पकाने और हीटिंग उपकरणों, टार्च, सिगरेट लाइटर, और अन्य में गैस को प्रज्वलित करने के लिए चिंगारी पैदा करने में हर रोज उपयोग करती है। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जहां एक सामग्री तापमान परिवर्तन के जवाब में एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है, 18 वीं शताब्दी के मध्य में कार्ल लिनिअस और फ्रांज एपिनस द्वारा अध्ययन किया गया था, जो रेने हौ और एंटोनी सीज़र बेकरेल से ज्ञान प्राप्त कर रहे थे, जिन्होंने यांत्रिक के बीच संबंध प्रस्तुत किया था। तनाव और विद्युत आवेश। इस रिश्ते को साबित करने के प्रयोग अनिर्णायक साबित हुए।
स्कॉटलैंड में हंटरियन संग्रहालय में क्यूरी कम्पेसाटर में एक पीजो क्रिस्टल का दृश्य भाइयों पियरे और जैक्स क्यूरी द्वारा प्रत्यक्ष पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का प्रदर्शन है। अंतर्निहित क्रिस्टल संरचनाओं की समझ के साथ पाइरोइलेक्ट्रिकिटी के अपने ज्ञान को जोड़कर पाइरोइलेक्ट्रिकिटी की भविष्यवाणी को जन्म दिया, जिससे उन्हें टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, गन्ना चीनी और रोशेल नमक जैसे क्रिस्टल के प्रभाव में प्रदर्शित क्रिस्टल व्यवहार की भविष्यवाणी करने की अनुमति मिली। . सोडियम और पोटेशियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट और क्वार्ट्ज ने भी पीजोइलेक्ट्रिकिटी का प्रदर्शन किया, और विकृत होने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क का उपयोग किया गया। क्यूरीज़ के प्रदर्शन में आकार में यह परिवर्तन बहुत ही अतिरंजित था, और वे उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की भविष्यवाणी करने के लिए चले गए। उलटा प्रभाव 1881 में गेब्रियल लिपमान द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धांतों से गणितीय रूप से घटाया गया था।
क्यूरीज़ ने तुरंत विपरीत प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की, और पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में इलेक्ट्रो-इलास्टो-मैकेनिकल विकृतियों की पूर्ण प्रतिवर्तीता का मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त करने के लिए आगे बढ़े। इसके बाद के दशकों में, पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी एक प्रयोगशाला जिज्ञासा बनी रही, जब तक कि यह पियरे मैरी क्यूरी द्वारा पोलोनियम और रेडियम की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण नहीं बन गया, जिसने पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शित करने वाले क्रिस्टल संरचनाओं का पता लगाने और परिभाषित करने के लिए इसका इस्तेमाल किया। इसका चरमोत्कर्ष वोल्डेमर वोइगट के लेहर्बच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकी की पाठ्यपुस्तक) के प्रकाशन में हुआ, जिसमें पीजोइलेक्ट्रिकिटी में सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गों का वर्णन किया गया था और टेन्सर विश्लेषण का उपयोग करके पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक को कड़ाई से परिभाषित किया गया था।
इससे सोनार जैसे पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग हुआ, जिसे प्रथम विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया गया था। फ्रांस में, पॉल लैंगविन और उनके सहकर्मियों ने एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर विकसित किया। इस डिटेक्टर में पतले क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बना एक ट्रांसड्यूसर होता है जो सावधानी से स्टील की प्लेटों से चिपका होता है, और ट्रांसड्यूसर से एक उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जित करने के बाद लौटी प्रतिध्वनि का पता लगाने के लिए एक हाइड्रोफोन होता है। किसी वस्तु से उछलती हुई ध्वनि तरंगों की प्रतिध्वनि सुनने में लगने वाले समय को मापकर, वे वस्तु की दूरी की गणना कर सकते हैं। उन्होंने इस सोनार को सफल बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिकिटी का इस्तेमाल किया और इस परियोजना ने गहन विकास और रुचि पैदा की।
महत्वपूर्ण संबंध
- पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स: पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स ऐसे उपकरण हैं जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक गति में परिवर्तित करते हैं। वे आमतौर पर रोबोटिक्स, चिकित्सा उपकरणों और अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहां सटीक गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
- पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर: पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग दबाव, त्वरण और कंपन जैसे भौतिक मापदंडों को मापने के लिए किया जाता है। वे अक्सर औद्योगिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों के साथ-साथ उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में भी उपयोग किए जाते हैं।
- प्रकृति में पीजोइलेक्ट्रिसिटी: पीजोइलेक्ट्रिसिटी कुछ सामग्रियों में स्वाभाविक रूप से होने वाली घटना है, और कई जीवित जीवों में पाई जाती है। इसका उपयोग कुछ जीवों द्वारा अपने पर्यावरण को समझने और अन्य जीवों के साथ संवाद करने के लिए किया जाता है।
निष्कर्ष
पीजोइलेक्ट्रिकिटी एक अद्भुत घटना है जिसका उपयोग सोनार से लेकर फोनोग्राफ कार्ट्रिज तक विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया गया है। 1800 के दशक के मध्य से इसका अध्ययन किया गया है, और आधुनिक तकनीक के विकास में इसका बहुत प्रभाव पड़ा है। इस ब्लॉग पोस्ट ने पीजोइलेक्ट्रिकिटी के इतिहास और उपयोगों की खोज की है, और आधुनिक तकनीक के विकास में इस घटना के महत्व पर प्रकाश डाला है। पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी के बारे में अधिक जानने में रुचि रखने वालों के लिए, यह पोस्ट एक बेहतरीन शुरुआती बिंदु है।
मैं जोस्ट नुसेलडर हूं, नीरा का संस्थापक और एक कंटेंट मार्केटर, डैड, और अपने जुनून के दिल में गिटार के साथ नए उपकरणों की कोशिश करना पसंद करता हूं, और अपनी टीम के साथ, मैं 2020 से गहन ब्लॉग लेख बना रहा हूं। रिकॉर्डिंग और गिटार युक्तियों के साथ वफादार पाठकों की मदद करने के लिए।
