Piezoelektrik: Panduan Lengkap untuk Memahami Mekanika dan Aplikasinya

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk menghasilkan listrik ketika mengalami tekanan mekanis dan sebaliknya. Kata piezo berasal dari bahasa Yunani yang berarti tekanan, dan listrik. Ini pertama kali ditemukan pada tahun 1880, tetapi konsepnya sudah dikenal sejak lama.

Contoh piezoelektrik yang paling terkenal adalah kuarsa, tetapi banyak bahan lain juga menunjukkan fenomena ini. Penggunaan piezoelektrik yang paling umum adalah produksi ultrasound.

Pada artikel ini, saya akan membahas apa itu piezoelektrik, cara kerjanya, dan beberapa dari banyak aplikasi praktis dari fenomena menakjubkan ini.

Apa itu piezoelektrik?

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk menghasilkan muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Ini adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi. Bahan piezoelektrik dapat digunakan untuk menghasilkan listrik bertegangan tinggi, generator jam, perangkat elektronik, timbangan mikro, penggerak nosel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus.

Bahan piezoelektrik meliputi kristal, keramik tertentu, materi biologis seperti tulang dan DNA, dan protein. Ketika gaya diterapkan pada bahan piezoelektrik, itu menghasilkan muatan listrik. Muatan ini kemudian dapat digunakan untuk menyalakan perangkat atau membuat voltase.

Bahan piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:
• Produksi dan deteksi suara
• Pencetakan inkjet piezoelektrik
• Pembangkitan listrik tegangan tinggi
• Generator jam
• Perangkat elektronik
• Timbangan mikro
• Kendarai nosel ultrasonik
• Rakitan optik pemfokusan sangat halus
• Penjemputan untuk gitar yang diperkuat secara elektronik
• Pemicu drum elektronik modern
• Produksi bunga api untuk menyalakan gas
• Alat memasak dan pemanas
• Obor dan korek api.

Bagaimana sejarah piezoelektrik?

Piezoelektrik ditemukan pada tahun 1880 oleh fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie. Ini adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan bahan biologis, sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata 'piezoelektrik' berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti 'memeras' atau 'tekan', dan 'elektron', yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses yang dapat dibalik, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan internal dari regangan mekanis yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan.

Gabungan pengetahuan Curie tentang piroelektrik dan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dalam efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie.

Piezoelektrik telah dieksploitasi untuk banyak aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkitan listrik tegangan tinggi, generator jam dan perangkat elektronik, timbangan mikro, penggerak nosel ultrasonik, pemfokusan rakitan optik ultrahalus, dan bentuk dasar pemindaian probe mikroskop untuk menyelesaikan gambar pada skala atom.

Piezoelektrik juga menemukan penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam peralatan memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan efek piroelektrik, di mana suatu bahan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu.

Perkembangan sonar selama Perang Dunia I melihat penggunaan kristal piezoelektrik yang dikembangkan oleh Bell Telephone Laboratories. Ini memungkinkan angkatan udara Sekutu untuk terlibat dalam serangan massal terkoordinasi menggunakan radio penerbangan. Perkembangan perangkat dan bahan piezoelektrik di Amerika Serikat membuat perusahaan dalam pengembangan awal masa perang di bidang minat, mengamankan paten yang menguntungkan untuk bahan baru.

Jepang melihat aplikasi baru dan pertumbuhan industri piezoelektrik Amerika Serikat dan dengan cepat mengembangkannya sendiri. Mereka berbagi informasi dengan cepat dan mengembangkan barium titanat dan kemudian bahan timbal zirkonat titanat dengan sifat khusus untuk aplikasi tertentu.

Piezoelektrik telah berkembang pesat sejak ditemukan pada tahun 1880, dan sekarang digunakan dalam berbagai aplikasi sehari-hari. Ini juga telah digunakan untuk membuat kemajuan dalam penelitian bahan, seperti reflektometer domain waktu ultrasonik, yang mengirimkan pulsa ultrasonik melalui bahan untuk mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam dan batu tuang, meningkatkan keamanan struktural.

Bagaimana Piezoelektrik Bekerja

Di bagian ini, saya akan menjelajahi cara kerja piezoelektrik. Saya akan melihat akumulasi muatan listrik dalam padatan, interaksi elektromekanis linier, dan proses reversibel yang membentuk fenomena ini. Saya juga akan membahas sejarah piezoelektrik dan penerapannya.

Akumulasi Muatan Listrik dalam Benda Padat

Piezoelektrik adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan, dan namanya berasal dari kata Yunani "piezein" (peras atau tekan) dan "ēlektron" (kuning).

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses reversibel, yang berarti bahwa bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, di mana pembangkitan regangan mekanis internal dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contoh bahan yang menghasilkan piezoelektrik terukur termasuk kristal timbal zirkonat titanat.

Fisikawan Prancis Pierre dan Jacques Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880. Sejak itu telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti timbangan mikro. dan menggerakkan nozel ultrasonik untuk pemfokusan rakitan optik yang sangat halus. Ini juga membentuk dasar mikroskop probe pemindaian, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik, dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik menemukan penggunaan sehari-hari dalam menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas, dalam alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan efek piroelektrik, di mana suatu bahan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu. Ini dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, mengambil pengetahuan dari René Haüy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Eksperimen terbukti tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung. Saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dengan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasarinya, yang memunculkan prediksi piroelektrik. Mereka mampu memprediksi perilaku kristal dan mendemonstrasikan efeknya pada kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik. Piringan piezoelektrik menghasilkan tegangan saat berubah bentuk, dan perubahan bentuk sangat dibesar-besarkan dalam demonstrasi Curie.

Mereka mampu memprediksi efek sebaliknya piezoelektrik, dan efek sebaliknya secara matematis disimpulkan oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881. Curie segera mengkonfirmasi keberadaan efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap elektro-elasto- deformasi mekanik dalam kristal piezoelektrik.

Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, tetapi itu adalah alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt, yang menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik melalui analisis tensor. Ini adalah aplikasi praktis perangkat piezoelektrik, dan sonar dikembangkan selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik.

Detektor terdiri dari a transduser terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan. Dengan memancarkan tinggi frekuensi pulsa dari transduser dan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu objek, mereka dapat menghitung jarak ke objek tersebut. Mereka menggunakan piezoelektrik untuk membuat sonar sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan yang intens dan minat pada perangkat piezoelektrik. Selama beberapa dekade, bahan piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk bahan tersebut dieksplorasi dan dikembangkan, dan perangkat piezoelektrik menemukan rumah di berbagai bidang. Kartrid fonograf keramik menyederhanakan desain pemutar dan dibuat untuk pemutar rekaman yang murah dan akurat yang lebih murah perawatannya dan lebih mudah dibuat.

Perkembangan transduser ultrasonik memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dan padatan dengan mudah, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material.

Interaksi Elektromekanis Linear

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk menghasilkan muatan listrik ketika mengalami tekanan mekanis. Kata ini berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein) yang berarti "memeras atau menekan" dan ἤλεκτρον (ēlektron) yang berarti "kuning", yang merupakan sumber muatan listrik kuno.

Piezoelektrik ditemukan pada tahun 1880 oleh fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie. Ini didasarkan pada interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Efek ini reversibel, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, di mana pembangkitan regangan mekanis internal dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contoh bahan yang menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika dideformasi dari struktur statisnya termasuk kristal timbal zirkonat titanat. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik dan digunakan dalam produksi gelombang ultrasonik.

Piezoelektrik telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang bermanfaat, seperti:

• Produksi dan deteksi suara
• Pencetakan inkjet piezoelektrik
• Pembangkitan listrik tegangan tinggi
• Pembuat jam
• Perangkat elektronik
• Timbangan mikro
• Kendarai nosel ultrasonik
• Rakitan optik pemfokusan sangat halus
• Membentuk dasar pemindaian mikroskop probe untuk menyelesaikan gambar pada skala atom
• Pickup dalam gitar yang diperkuat secara elektronik
• Pemicu pada drum elektronik modern
• Menghasilkan bunga api untuk menyalakan gas pada peralatan memasak dan pemanas
• Obor dan korek api

Piezoelektrik juga menemukan penggunaan sehari-hari dalam efek piroelektrik, yaitu bahan yang menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu. Ini dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, mengambil pengetahuan dari René Haüy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Namun, eksperimen terbukti tidak meyakinkan.

Melihat kristal piezo di kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung. Itu adalah karya saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie yang mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik, yang berpuncak pada publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt. Ini menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik melalui analisis tensor, yang mengarah ke aplikasi praktis perangkat piezoelektrik.

Sonar dikembangkan selama Perang Dunia I, ketika Paul Langevin dari Prancis dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor ini terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan setelah memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser. Dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu benda, mereka dapat menghitung jarak benda tersebut, memanfaatkan piezoelektrik. Kesuksesan proyek ini menciptakan perkembangan yang intens dan minat pada perangkat piezoelektrik selama beberapa dekade, dengan bahan piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk bahan ini sedang dieksplorasi dan dikembangkan. Perangkat piezoelektrik menemukan rumah di banyak bidang, seperti kartrid fonograf keramik, yang menyederhanakan desain pemutar dan dibuat untuk pemutar rekaman yang lebih murah dan lebih akurat, serta lebih murah dan lebih mudah untuk dibuat dan dirawat.

Perkembangan transduser ultrasonik memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dan padatan dengan mudah, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material. Reflektometer domain waktu ultrasonik mengirim pulsa ultrasonik ke dalam material dan mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam tuang dan batu, meningkatkan keamanan struktural. Setelah Perang Dunia II, kelompok penelitian independen di Amerika Serikat, Rusia, dan Jepang menemukan kelas baru bahan sintetis yang disebut feroelektrik, yang memperlihatkan konstanta piezoelektrik berkali-kali lebih tinggi daripada bahan alami. Hal ini menyebabkan penelitian intensif untuk mengembangkan barium titanat, dan kemudian memimpin zirkonat titanat, bahan dengan sifat khusus untuk aplikasi tertentu.

Sebuah contoh signifikan dari penggunaan kristal piezoelektrik dikembangkan oleh Bell Telephone Laboratories setelah Perang Dunia II. Frederick R. Lack, bekerja di departemen teknik telepon radio,

Proses Reversibel

Piezoelektrik adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah respons dari bahan-bahan ini terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata 'piezoelektrik' berasal dari kata Yunani 'piezein' yang berarti 'memeras' atau 'tekan' dan 'ēlektron' yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses yang dapat dibalik, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan internal dari regangan mekanis yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contoh bahan yang menghasilkan piezoelektrik terukur termasuk kristal timbal zirkonat titanat. Ketika struktur statis kristal ini berubah bentuk, mereka kembali ke dimensi aslinya, dan sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan, mereka mengubah dimensi statisnya, menghasilkan gelombang ultrasonik.

Fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880. Sejak itu telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, perangkat elektronik, timbangan mikro, menggerakkan nosel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar untuk pemindaian mikroskop probe, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik juga menemukan penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, di mana suatu bahan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus, Franz Aepinus, dan René Haüy pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan tentang ambar. Antoine César Becquerel mengemukakan hubungan antara tekanan mekanis dan muatan listrik, tetapi eksperimen terbukti tidak meyakinkan.

Pengunjung Museum Hunterian di Glasgow dapat melihat Kompensator Piezo Crystal Curie, demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie. Menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dengan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dengan efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium dan kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Perubahan bentuk ini sangat dibesar-besarkan oleh Curie untuk memprediksi efek sebaliknya piezoelektrik. Efek sebaliknya secara matematis disimpulkan dari prinsip dasar termodinamika oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, tetapi itu adalah alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt. Ini menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik menggunakan analisis tensor.

Aplikasi praktis perangkat piezoelektrik, seperti sonar, dikembangkan selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor ini terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan. Dengan memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser dan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu objek, mereka dapat menghitung jarak objek tersebut. Mereka menggunakan piezoelektrik untuk membuat sonar ini sukses. Proyek ini menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik, dan selama beberapa dekade bahan piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk bahan ini dieksplorasi dan dikembangkan. Perangkat piezoelektrik

Apa Penyebab Piezoelektrik?

Pada bagian ini, saya akan mengeksplorasi asal muasal piezoelektrik dan berbagai material yang memperlihatkan fenomena ini. Saya akan melihat kata Yunani 'piezein', sumber muatan listrik kuno, dan efek piroelektrik. Saya juga akan membahas penemuan Pierre dan Jacques Curie dan pengembangan perangkat piezoelektrik di abad ke-20.

Kata Yunani Piezein

Piezoelektrik adalah akumulasi muatan listrik dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan bahan biologis seperti tulang dan DNA. Hal ini disebabkan oleh respons bahan-bahan tersebut terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata piezoelektrik berasal dari kata Yunani "piezein", yang berarti "memeras atau menekan", dan "ēlektron", yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses yang dapat dibalik, yang berarti bahwa bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik dan menghasilkan gelombang ultrasonik.

Fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880. Efek piezoelektrik telah dimanfaatkan untuk banyak aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti timbangan mikro. , menggerakkan nozel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar mikroskop probe pemindaian, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik menemukan penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, yang merupakan pembangkitan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan René Haüy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Eksperimen terbukti tidak meyakinkan.

Di museum di Skotlandia, pengunjung dapat melihat kompensator piezo kristal Curie, demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie. Menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dengan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan oleh efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa dari garam Rochelle menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Perubahan bentuk ini sangat dibesar-besarkan dalam demonstrasi Curie.

Curie melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt. Ini menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik melalui analisis tensor.

Aplikasi praktis dari piezoelektrik menyebabkan pengembangan sonar selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, yang disebut hidrofon, untuk mendeteksi gema yang dikembalikan setelah memancarkan pulsa frekuensi tinggi. Transduser mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu benda untuk menghitung jarak benda tersebut. Penggunaan piezoelektrik dalam sonar sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik selama beberapa dekade.

Bahan piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk bahan ini dieksplorasi dan dikembangkan, dan perangkat piezoelektrik menemukan rumah di banyak bidang, seperti kartrid fonograf keramik, yang menyederhanakan desain pemutar dan dibuat untuk pemutar rekaman yang lebih murah dan lebih akurat yang lebih murah perawatannya dan lebih mudah. untuk membangun. Perkembangan

Sumber Muatan Listrik Kuno

Piezoelektrik adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Ini disebabkan oleh respons material terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata 'piezoelektrik' berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti 'memeras atau menekan', dan kata 'elektron', yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses yang dapat dibalik, yang berarti bahwa bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan, kristal mengubah dimensi statisnya dalam efek piezoelektrik terbalik, menghasilkan gelombang ultrasonik.

Efek piezoelektrik ditemukan pada tahun 1880 oleh fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie. Ini dieksploitasi untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkitan listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti timbangan mikro dan menggerakkan nosel ultrasonik untuk pemfokusan rakitan optik yang sangat halus. Ini juga membentuk dasar untuk memindai mikroskop probe, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik menemukan penggunaan sehari-hari dalam menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam peralatan memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, yang merupakan produksi potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan René Haüy dan Antoine César Becquerel yang mengemukakan hubungan antara mekanisme tegangan dan muatan listrik. Namun, eksperimen mereka terbukti tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo dan kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia menunjukkan efek piezoelektrik langsung. Itu adalah karya saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie yang mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik, yang berpuncak pada publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt. Ini menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik melalui analisis tensor, memungkinkan penerapan praktis perangkat piezoelektrik.

Sonar dikembangkan selama Perang Dunia I oleh Paul Langevin dari Prancis dan rekan kerjanya, yang mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan. Dengan memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser dan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu objek, mereka dapat menghitung jarak ke objek tersebut. Mereka menggunakan piezoelektrik untuk membuat sonar ini sukses. Proyek ini menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik selama beberapa dekade.

Piroelektrik

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Ini adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Kata "piezoelektrik" berasal dari kata Yunani "piezein", yang berarti "memeras atau menekan", dan kata Yunani "ēlektron", yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik ditemukan oleh fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie pada tahun 1880. Ini adalah proses reversibel, yang berarti bahwa bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contoh bahan yang menghasilkan piezoelektrik terukur termasuk kristal timbal zirkonat titanat. Ketika struktur statis berubah bentuk, ia kembali ke dimensi aslinya. Sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan, efek piezoelektrik terbalik dihasilkan, menghasilkan produksi gelombang ultrasonik.

Efek piezoelektrik dieksploitasi untuk banyak aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkitan listrik bertegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti timbangan mikro, penggerak nozel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga merupakan dasar untuk memindai mikroskop probe, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik, dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik menemukan penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, yang merupakan produksi potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, dengan memanfaatkan pengetahuan René Haüy dan Antoine César Becquerel, yang telah mengemukakan suatu hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Namun, eksperimen terbukti tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di Museum Kompensator Curie di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung. Saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dan pemahaman mereka tentang struktur kristal yang mendasarinya untuk menghasilkan pemahaman tentang piroelektrik dan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dalam efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa ditemukan menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Ini sangat dibesar-besarkan oleh Curie untuk memprediksi efek piezoelektrik sebaliknya. Efek sebaliknya secara matematis disimpulkan oleh prinsip termodinamika fundamental oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Dalam beberapa dekade berikutnya, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt.

Pengembangan sonar sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik. Dalam beberapa dekade berikutnya, material piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk material ini dieksplorasi dan dikembangkan. Perangkat piezoelektrik menemukan rumah di banyak bidang, seperti kartrid fonograf keramik, yang menyederhanakan desain pemutar dan dibuat untuk pemutar rekaman yang lebih murah dan lebih akurat yang lebih murah perawatannya dan lebih mudah dibuat. Perkembangan transduser ultrasonik memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dan padatan dengan mudah, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material. Reflektometer domain waktu ultrasonik mengirim pulsa ultrasonik ke dalam material dan mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam tuang dan batu, meningkatkan keamanan struktural.

Setelah Perang Dunia II, kelompok penelitian independen di Amerika Serikat, Rusia, dan Jepang menemukan kelas baru bahan sintetis yang disebut feroelektrik, yang menunjukkan konstanta piezoelektrik yang

Bahan piezoelektrik

Pada bagian ini, saya akan membahas bahan yang memperlihatkan efek piezoelektrik, yang merupakan kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Saya akan melihat kristal, keramik, materi biologis, tulang, DNA, dan protein, dan bagaimana semuanya merespons efek piezoelektrik.

kristal

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata piezoelektrik berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein) yang berarti 'memeras' atau 'tekan' dan ἤλεκτρον (ēlektron) yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno. Bahan piezoelektrik meliputi kristal, keramik, materi biologis, tulang, DNA, dan protein.

Piezoelektrik adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi. Efek ini dapat dibalik, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contoh bahan yang menghasilkan piezoelektrik terukur termasuk kristal timbal zirkonat titanat, yang dapat dideformasi ke dimensi aslinya atau sebaliknya, mengubah dimensi statisnya saat medan listrik eksternal diterapkan. Ini dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik, dan digunakan untuk menghasilkan gelombang ultrasound.

Fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880. Efek piezoelektrik telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang bermanfaat, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkitan listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti itu. sebagai microbalances, menggerakkan nosel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar untuk memindai mikroskop probe, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom. Pickup piezoelektrik juga digunakan dalam gitar yang diperkuat secara elektronik dan pemicu dalam drum elektronik modern.

Piezoelektrik menemukan penggunaan sehari-hari dalam menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam peralatan memasak dan pemanas, serta obor dan pemantik rokok. Efek piroelektrik, yang merupakan pembangkitan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, mengambil pengetahuan dari René Haüy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara mekanisme tegangan dan muatan listrik. Eksperimen untuk membuktikan teori ini tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung. Saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dengan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasarinya untuk menghasilkan prediksi piroelektrik. Mereka mampu memprediksi perilaku kristal dan mendemonstrasikan efeknya pada kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik. Disk piezoelektrik menghasilkan tegangan saat berubah bentuk; perubahan bentuk sangat dibesar-besarkan dalam demonstrasi Curie.

Mereka juga mampu memprediksi efek piezoelektrik sebaliknya dan secara matematis menyimpulkan prinsip dasar termodinamika di baliknya. Gabriel Lippmann melakukan ini pada tahun 1881. Curie segera mengkonfirmasi adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik.

Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, tetapi itu adalah alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt, yang menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik menggunakan analisis tensor.

Penerapan praktis perangkat piezoelektrik dalam sonar dikembangkan selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor ini terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, yang disebut hidrofon, untuk mendeteksi gema yang dikembalikan setelah memancarkan pulsa frekuensi tinggi. Dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu benda, mereka dapat menghitung jarak ke benda tersebut. Penggunaan piezoelektrik dalam sonar ini sukses, dan proyek ini menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik selama beberapa dekade.

Keramik

Bahan piezoelektrik adalah padatan yang mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Piezoelektrik berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein) yang berarti 'memeras' atau 'tekan' dan ἤλεκτρον (ēlektron) yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno. Bahan piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, dan pembangkit listrik tegangan tinggi.

Bahan piezoelektrik ditemukan dalam kristal, keramik, materi biologis, tulang, DNA, dan protein. Keramik adalah bahan piezoelektrik yang paling umum digunakan dalam aplikasi sehari-hari. Keramik terbuat dari kombinasi oksida logam, seperti timbal zirkonat titanat (PZT), yang dipanaskan pada suhu tinggi untuk membentuk padatan. Keramik sangat tahan lama dan dapat menahan suhu dan tekanan ekstrem.

Keramik piezoelektrik memiliki berbagai kegunaan, antara lain:

• Menghasilkan bunga api untuk menyalakan gas untuk alat memasak dan pemanas, seperti obor dan pemantik rokok.
• Menghasilkan gelombang ultrasound untuk pencitraan medis.
• Menghasilkan listrik tegangan tinggi untuk pembangkit jam dan perangkat elektronik.
• Menghasilkan timbangan mikro untuk digunakan dalam penimbangan presisi.
• Mengemudikan nosel ultrasonik untuk pemfokusan rakitan optik yang sangat halus.
• Membentuk dasar untuk pemindaian mikroskop probe, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom.
• Pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik dan trigger untuk drum elektronik modern.

Keramik piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari elektronik konsumen hingga pencitraan medis. Mereka sangat tahan lama dan dapat menahan suhu dan tekanan ekstrim, menjadikannya ideal untuk digunakan di berbagai industri.

Materi Biologis

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Ini berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti 'memeras atau menekan', dan 'ēlektron', yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Materi biologis seperti tulang, DNA, dan protein adalah beberapa materi yang menunjukkan piezoelektrik. Efek ini reversibel, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contoh bahan ini termasuk kristal timbal zirkonat titanat, yang menghasilkan piezoelektrik terukur saat struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan, kristal mengubah dimensi statisnya, menghasilkan gelombang ultrasonik melalui efek piezoelektrik terbalik.

Penemuan piezoelektrik dibuat oleh fisikawan Perancis Jacques dan Pierre Curie pada tahun 1880. Sejak itu telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, seperti:

• Produksi dan deteksi suara
• Pencetakan inkjet piezoelektrik
• Pembangkitan listrik tegangan tinggi
• Pembuat jam
• Perangkat elektronik
• Timbangan mikro
• Kendarai nosel ultrasonik
• Rakitan optik pemfokusan sangat halus
• Bentuk dasar mikroskop probe pemindaian
• Menyelesaikan gambar pada skala atom
• Pickup dalam gitar yang diperkuat secara elektronik
• Pemicu pada drum elektronik modern

Piezoelektrik juga digunakan dalam barang sehari-hari seperti kompor gas dan alat pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, yaitu produksi potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18. Berdasarkan pengetahuan René Haüy dan Antoine César Becquerel, mereka mengajukan hubungan antara tekanan mekanis dan muatan listrik, tetapi eksperimen mereka terbukti tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di Kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung. Saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dan pemahaman mereka tentang struktur kristal yang mendasarinya untuk menghasilkan prediksi piroelektrik dan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan oleh efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium dan kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Efek ini sangat dibesar-besarkan oleh Curie untuk memprediksi efek sebaliknya piezoelektrik. Efek sebaliknya secara matematis disimpulkan dari prinsip dasar termodinamika oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi 'Lehrbuch der Kristallphysik' karya Woldemar Voigt (Buku Teks Fisika Kristal).

Tulang

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Tulang adalah salah satu materi yang menunjukkan fenomena ini.

Tulang adalah jenis materi biologis yang terdiri dari protein dan mineral, termasuk kolagen, kalsium, dan fosfor. Ini adalah yang paling piezoelektrik dari semua bahan biologis, dan mampu menghasilkan tegangan saat mengalami tekanan mekanis.

Efek piezoelektrik pada tulang adalah hasil dari strukturnya yang unik. Ini terdiri dari jaringan serat kolagen yang tertanam dalam matriks mineral. Saat tulang mengalami tekanan mekanis, serat kolagen bergerak, menyebabkan mineral menjadi terpolarisasi dan menghasilkan muatan listrik.

Efek piezoelektrik pada tulang memiliki sejumlah aplikasi praktis. Ini digunakan dalam pencitraan medis, seperti pencitraan ultrasonografi dan sinar-X, untuk mendeteksi patah tulang dan kelainan lainnya. Ini juga digunakan dalam alat bantu dengar konduksi tulang, yang menggunakan efek piezoelektrik untuk mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik yang dikirim langsung ke telinga bagian dalam.

Efek piezoelektrik pada tulang juga digunakan dalam implan ortopedi, seperti sendi buatan dan kaki palsu. Implan menggunakan efek piezoelektrik untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, yang kemudian digunakan untuk menyalakan perangkat.

Selain itu, efek piezoelektrik pada tulang sedang dieksplorasi untuk digunakan dalam pengembangan perawatan medis baru. Misalnya, para peneliti sedang menyelidiki penggunaan piezoelektrik untuk merangsang pertumbuhan tulang dan memperbaiki jaringan yang rusak.

Secara keseluruhan, efek piezoelektrik pada tulang merupakan fenomena menarik dengan cakupan aplikasi praktis yang luas. Ini digunakan dalam berbagai aplikasi medis dan teknologi, dan sedang dieksplorasi untuk digunakan dalam pengembangan perawatan baru.

DNA

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. DNA adalah salah satu bahan yang menunjukkan efek ini. DNA adalah molekul biologis yang ditemukan di semua organisme hidup dan terdiri dari empat basa nukleotida: adenin (A), guanin (G), sitosin (C), dan timin (T).

DNA adalah molekul kompleks yang dapat digunakan untuk menghasilkan muatan listrik ketika mengalami tekanan mekanis. Ini disebabkan oleh fakta bahwa molekul DNA terdiri dari dua untai nukleotida yang disatukan oleh ikatan hidrogen. Ketika ikatan ini putus, muatan listrik dihasilkan.

Efek piezoelektrik DNA telah digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:

• Menghasilkan listrik untuk implan medis
• Mendeteksi dan mengukur kekuatan mekanik dalam sel
• Mengembangkan sensor berskala nano
• Membuat biosensor untuk pengurutan DNA
• Menghasilkan gelombang ultrasound untuk pencitraan

Efek piezoelektrik DNA juga sedang dieksplorasi untuk potensi penggunaannya dalam pengembangan material baru, seperti kawat nano dan tabung nano. Bahan-bahan ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, termasuk penyimpanan energi dan penginderaan.

Efek piezoelektrik DNA telah dipelajari secara ekstensif dan ditemukan sangat sensitif terhadap tekanan mekanis. Ini menjadikannya alat yang berharga bagi para peneliti dan insinyur yang ingin mengembangkan bahan dan teknologi baru.

Kesimpulannya, DNA adalah bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik, yaitu kemampuan untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diberikan. Efek ini telah digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk implan medis, sensor berskala nano, dan pengurutan DNA. Itu juga sedang dieksplorasi untuk potensi penggunaannya dalam pengembangan material baru, seperti kawat nano dan tabung nano.

Protein

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Bahan piezoelektrik, seperti protein, kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA, memperlihatkan efek ini. Protein, khususnya, adalah bahan piezoelektrik yang unik, karena terdiri dari struktur kompleks asam amino yang dapat diubah bentuknya untuk menghasilkan muatan listrik.

Protein adalah jenis bahan piezoelektrik yang paling melimpah, dan ditemukan dalam berbagai bentuk. Mereka dapat ditemukan dalam bentuk enzim, hormon, dan antibodi, serta dalam bentuk protein struktural seperti kolagen dan keratin. Protein juga ditemukan dalam bentuk protein otot, yang bertanggung jawab untuk kontraksi dan relaksasi otot.

Efek piezoelektrik protein disebabkan oleh fakta bahwa mereka terdiri dari struktur asam amino yang kompleks. Ketika asam amino ini berubah bentuk, mereka menghasilkan muatan listrik. Muatan listrik ini kemudian dapat digunakan untuk memberi daya pada berbagai perangkat, seperti sensor dan aktuator.

Protein juga digunakan dalam berbagai aplikasi medis. Misalnya, digunakan untuk mendeteksi keberadaan protein tertentu dalam tubuh, yang dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit. Mereka juga digunakan untuk mendeteksi keberadaan bakteri dan virus tertentu, yang dapat digunakan untuk mendiagnosis infeksi.

Protein juga digunakan dalam berbagai aplikasi industri. Misalnya, mereka digunakan untuk membuat sensor dan aktuator untuk berbagai proses industri. Mereka juga digunakan untuk membuat bahan yang dapat digunakan dalam konstruksi pesawat terbang dan kendaraan lainnya.

Kesimpulannya, protein adalah bahan piezoelektrik unik yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi. Mereka terdiri dari struktur kompleks asam amino yang dapat diubah bentuknya untuk menghasilkan muatan listrik, dan digunakan dalam berbagai aplikasi medis dan industri.

Pemanenan Energi dengan Piezoelektrik

Pada bagian ini, saya akan membahas bagaimana piezoelektrik dapat digunakan untuk memanen energi. Saya akan melihat berbagai aplikasi piezoelektrik, mulai dari pencetakan inkjet piezoelektrik hingga generator jam dan timbangan mikro. Saya juga akan menjelajahi sejarah piezoelektrik, mulai dari penemuannya oleh Pierre Curie hingga penggunaannya dalam Perang Dunia II. Terakhir, saya akan membahas keadaan industri piezoelektrik saat ini dan potensi pertumbuhan lebih lanjut.

Pencetakan Inkjet piezoelektrik

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk menghasilkan muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata 'piezoelektrik' berasal dari kata Yunani 'piezein' (untuk memeras atau menekan) dan 'elektron' (amber), sumber muatan listrik kuno. Bahan piezoelektrik, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA, digunakan dalam berbagai aplikasi.

Piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan listrik tegangan tinggi, sebagai generator jam, di perangkat elektronik, dan di timbangan mikro. Ini juga digunakan untuk menggerakkan nozel ultrasonik dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Pencetakan inkjet piezoelektrik adalah aplikasi populer dari teknologi ini. Ini adalah jenis pencetakan yang menggunakan kristal piezoelektrik untuk menghasilkan getaran frekuensi tinggi, yang digunakan untuk mengeluarkan tetesan tinta ke halaman.

Penemuan piezoelektrik dimulai pada tahun 1880, ketika fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie menemukan efeknya. Sejak saat itu, efek piezoelektrik telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang bermanfaat. Piezoelektrik digunakan dalam barang sehari-hari seperti memasak gas dan alat pemanas, obor, pemantik rokok, dan pickup pada gitar yang diperkuat secara elektronik dan pemicu pada drum elektronik modern.

Piezoelektrik juga digunakan dalam penelitian ilmiah. Ini adalah dasar untuk memindai mikroskop probe, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom. Ini juga digunakan dalam reflektometer domain waktu ultrasonik, yang mengirim pulsa ultrasonik ke dalam material dan mengukur pantulan untuk mendeteksi diskontinuitas dan menemukan cacat di dalam benda logam dan batu tuang.

Perkembangan perangkat dan bahan piezoelektrik didorong oleh kebutuhan akan kinerja yang lebih baik dan proses pembuatan yang lebih mudah. Di Amerika Serikat, pengembangan kristal kuarsa untuk penggunaan komersial telah menjadi faktor utama pertumbuhan industri piezoelektrik. Sebaliknya, pabrikan Jepang dapat dengan cepat berbagi informasi dan mengembangkan aplikasi baru, yang menyebabkan pertumbuhan pesat di pasar Jepang.

Piezoelektrik telah merevolusi cara kita menggunakan energi, dari barang sehari-hari seperti korek api hingga penelitian ilmiah tingkat lanjut. Ini adalah teknologi serba guna yang memungkinkan kami untuk mengeksplorasi dan mengembangkan materi dan aplikasi baru, dan ini akan terus menjadi bagian penting dari kehidupan kami di tahun-tahun mendatang.

Pembangkitan Listrik Tegangan Tinggi

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan padat tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata 'piezoelektrik' berasal dari kata Yunani 'piezein' yang berarti 'memeras' atau 'tekan' dan 'ēlektron' yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno. Piezoelektrik adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi.

Efek piezoelektrik adalah proses reversibel; bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, generasi internal dari regangan mekanis yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, sebuah fenomena yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik, yang digunakan dalam produksi gelombang ultrasonik.

Efek piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pembangkit listrik tegangan tinggi. Bahan piezoelektrik digunakan dalam produksi dan deteksi suara, dalam pencetakan inkjet piezoelektrik, dalam generator jam, dalam perangkat elektronik, dalam timbangan mikro, dalam nosel ultrasonik penggerak, dan dalam rakitan optik pemfokusan ultrahalus.

Piezoelektrik juga digunakan dalam aplikasi sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas pada alat memasak dan pemanas, pada obor, pemantik rokok, dan bahan efek piroelektrik, yang menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu. Efek ini dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan dari René Haüy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tekanan mekanik dan muatan listrik, meskipun eksperimen mereka terbukti tidak meyakinkan.

Pengetahuan gabungan tentang piroelektrik dan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan oleh efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Ini sangat dibesar-besarkan dalam demonstrasi Curie tentang efek piezoelektrik langsung.

Saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, tetapi itu adalah alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt, yang menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik menggunakan analisis tensor.

Penerapan praktis perangkat piezoelektrik dimulai dengan pengembangan sonar selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan. Dengan memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser dan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu objek, mereka dapat menghitung jarak objek tersebut. Mereka menggunakan piezoelektrik untuk membuat sonar sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan yang intens dan minat pada perangkat piezoelektrik selama beberapa dekade berikutnya.

Bahan piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk bahan ini dieksplorasi dan dikembangkan. Perangkat piezoelektrik menemukan rumah di berbagai bidang, seperti kartrid fonograf keramik, yang menyederhanakan desain pemutar dan dibuat untuk pemutar rekaman yang lebih murah dan lebih akurat yang lebih murah perawatannya dan lebih mudah dibuat. Perkembangan transduser ultrasonik memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dan padatan dengan mudah, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material. Reflektometer domain waktu ultrasonik mengirim pulsa ultrasonik ke dalam material dan mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam tuang dan batu, meningkatkan keamanan struktural.

Perang Dunia II melihat kelompok penelitian independen di Amerika Serikat, Rusia, dan Jepang menemukan kelas baru bahan sintetis yang disebut fer

Generator Jam

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Fenomena ini telah digunakan untuk membuat sejumlah aplikasi berguna, termasuk generator jam. Generator jam adalah perangkat yang menggunakan piezoelektrik untuk menghasilkan sinyal listrik dengan waktu yang tepat.

Generator jam digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti di komputer, telekomunikasi, dan sistem otomotif. Mereka juga digunakan dalam perangkat medis, seperti alat pacu jantung, untuk memastikan ketepatan waktu sinyal listrik. Generator jam juga digunakan dalam otomasi industri dan robotika, di mana pengaturan waktu yang tepat sangat penting.

Efek piezoelektrik didasarkan pada interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi. Efek ini bersifat reversibel, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga dapat menghasilkan regangan mekanis saat medan listrik diterapkan. Ini dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik dan digunakan untuk menghasilkan gelombang ultrasonik.

Generator jam menggunakan efek piezoelektrik terbalik ini untuk menghasilkan sinyal listrik dengan waktu yang tepat. Bahan piezoelektrik dideformasi oleh medan listrik, yang menyebabkannya bergetar pada frekuensi tertentu. Getaran ini kemudian diubah menjadi sinyal listrik, yang digunakan untuk menghasilkan sinyal waktu yang tepat.

Generator jam digunakan dalam berbagai aplikasi, dari perangkat medis hingga otomasi industri. Mereka dapat diandalkan, akurat, dan mudah digunakan, menjadikannya pilihan populer untuk banyak aplikasi. Piezoelektrik adalah bagian penting dari teknologi modern, dan generator jam hanyalah salah satu dari banyak penerapan fenomena ini.

Perangkat elektronik

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan padat tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Fenomena ini, yang dikenal sebagai efek piezoelektrik, digunakan di berbagai perangkat elektronik, mulai dari pickup pada gitar yang diperkuat secara elektronik hingga trigger pada drum elektronik modern.

Piezoelektrik berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein) yang berarti "memeras" atau "menekan" dan ἤλεκτρον (ēlektron) yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno. Bahan piezoelektrik adalah kristal, keramik, dan materi biologis seperti protein tulang dan DNA, yang menunjukkan efek piezoelektrik.

Efek piezoelektrik adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses reversibel, yang berarti bahwa bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, sebuah fenomena yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik, yang digunakan dalam produksi gelombang ultrasonik.

Penemuan piezoelektrik dikreditkan ke fisikawan Prancis Pierre dan Jacques Curie, yang mendemonstrasikan efek piezoelektrik langsung pada tahun 1880. Pengetahuan gabungan mereka tentang piroelektrik dan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi efek piroelektrik, dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal ditunjukkan dengan efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle.

Piezoelektrik telah digunakan dalam berbagai aplikasi sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas pada peralatan memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan bahan efek piroelektrik yang menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu. Ini dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, mengambil pengetahuan dari René Haüy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Eksperimen terbukti tidak meyakinkan, sampai pemandangan kristal piezo di museum kompensator Curie di Skotlandia menunjukkan efek piezoelektrik langsung oleh Curie bersaudara.

Piezoelektrik digunakan dalam berbagai perangkat elektronik, mulai dari pickup pada gitar yang diperkuat secara elektronik hingga pemicu pada drum elektronik modern. Ini juga digunakan dalam produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkitan listrik tegangan tinggi, generator jam, timbangan mikro, penggerak nosel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Piezoelektrik juga merupakan dasar untuk memindai mikroskop probe, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom.

Mikro-mikro

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan padat tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Piezoelektrik berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein), yang berarti "memeras" atau "menekan", dan ἤλεκτρον (ēlektron), yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas untuk alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan lainnya. Ini juga digunakan dalam produksi dan deteksi suara, dan dalam pencetakan inkjet piezoelektrik.

Piezoelektrik juga digunakan untuk menghasilkan listrik tegangan tinggi, dan merupakan dasar dari generator jam dan perangkat elektronik seperti timbangan mikro. Piezoelektrik juga digunakan untuk menggerakkan nozel ultrasonik dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus.

Penemuan piezoelektrik dikreditkan ke fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie pada tahun 1880. Curie bersaudara menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dan pemahaman mereka tentang struktur kristal yang mendasari untuk memunculkan konsep piezoelektrik. Mereka mampu memprediksi perilaku kristal dan mendemonstrasikan efeknya pada kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle.

Efek piezoelektrik dieksploitasi untuk aplikasi yang bermanfaat, termasuk produksi dan deteksi suara. Perkembangan sonar selama Perang Dunia I merupakan terobosan besar dalam penggunaan piezoelektrik. Setelah Perang Dunia II, kelompok penelitian independen di Amerika Serikat, Rusia, dan Jepang menemukan kelas baru bahan sintetis yang disebut feroelektrik, yang menunjukkan konstanta piezoelektrik hingga sepuluh kali lebih tinggi daripada bahan alami.

Hal ini menyebabkan penelitian intensif dan pengembangan bahan barium titanat dan kemudian timbal zirkonat titanat, yang memiliki sifat khusus untuk aplikasi tertentu. Sebuah contoh signifikan dari penggunaan kristal piezoelektrik dikembangkan di Bell Telephone Laboratories setelah Perang Dunia II.

Frederick R. Lack, yang bekerja di departemen teknik telepon radio, mengembangkan potongan kristal yang beroperasi pada rentang temperatur yang luas. Lack's crystal tidak membutuhkan aksesori berat dari kristal sebelumnya, memfasilitasi penggunaannya di pesawat terbang. Perkembangan ini memungkinkan angkatan udara Sekutu untuk terlibat dalam serangan massal terkoordinasi menggunakan radio penerbangan.

Pengembangan perangkat dan bahan piezoelektrik di Amerika Serikat membuat beberapa perusahaan tetap berbisnis, dan pengembangan kristal kuarsa dieksploitasi secara komersial. Bahan piezoelektrik telah digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pencitraan medis, pembersihan ultrasonik, dan banyak lagi.

Dorong Nozzle Ultrasonik

Piezoelektrik adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu seperti kristal, keramik, dan bahan biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan dan berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti 'memeras' atau 'tekan', dan 'elektron', yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses yang dapat dibalik, artinya bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contohnya adalah kristal timbal zirkonat titanat, yang menghasilkan piezoelektrik terukur saat struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan, kristal mengubah dimensi statisnya, menghasilkan efek piezoelektrik terbalik, yang menghasilkan gelombang ultrasound.

Fisikawan Perancis Jacques dan Pierre Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880 dan sejak saat itu telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara. Piezoelektrik juga menemukan penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi.

Efek piroelektrik, yang merupakan bahan yang menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus, Franz Aepinus, dan pertengahan abad ke-18 menarik pengetahuan dari René Haüy dan Antoine César Becquerel yang mengemukakan hubungan antara tekanan mekanis dan muatan listrik. Eksperimen untuk membuktikan ini tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di Kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie. Menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dan memahami struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik dan memungkinkan mereka untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dengan efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium dan kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Ini sangat dibesar-besarkan oleh Curie untuk memprediksi efek piezoelektrik sebaliknya, yang secara matematis disimpulkan dari prinsip dasar termodinamika oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, tetapi merupakan alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie dalam pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik. Ini memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt, yang menggambarkan kelas kristal alami yang mampu menghasilkan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik melalui analisis tensor.

Penerapan praktis perangkat piezoelektrik dimulai dengan sonar, yang dikembangkan selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, yang disebut hidrofon, untuk mendeteksi gema yang dikembalikan setelah memancarkan pulsa frekuensi tinggi. Dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu benda, mereka dapat menghitung jarak benda tersebut. Penggunaan piezoelektrik dalam sonar ini sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik selama beberapa dekade.

Bahan piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk bahan ini dieksplorasi dan dikembangkan, dan perangkat piezoelektrik menemukan rumah di bidang seperti kartrid fonograf keramik, yang menyederhanakan desain pemutar dan dibuat untuk pemutar rekaman yang lebih murah dan lebih akurat yang lebih murah perawatannya dan lebih mudah dibuat. . Perkembangan transduser ultrasonik memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dan padatan dengan mudah, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material. Reflektometer domain waktu ultrasonik mengirim pulsa ultrasonik melalui material dan mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam dan batu tuang

Rakitan Optik Pemfokusan Sangat Halus

Piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk mengakumulasi muatan listrik ketika mengalami tekanan mekanis. Ini adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan listrik dan mekanik bahan kristal dengan simetri inversi. Piezoelektrik adalah proses reversibel, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan.

Piezoelektrik telah digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk produksi dan deteksi suara, dan pembangkit listrik tegangan tinggi. Piezoelektrik juga digunakan dalam pencetakan inkjet, generator jam, perangkat elektronik, timbangan mikro, penggerak nosel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus.

Piezoelektrik ditemukan pada tahun 1880 oleh fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie. Efek piezoelektrik dieksploitasi dalam aplikasi yang bermanfaat, seperti produksi dan deteksi suara, dan pembangkitan listrik tegangan tinggi. Pencetakan inkjet piezoelektrik juga digunakan, serta generator jam, perangkat elektronik, timbangan mikro, penggerak nozel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus.

Piezoelektrik telah menemukan jalannya ke dalam penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas untuk alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan bahan efek piroelektrik yang menghasilkan potensi listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu. Efek ini dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan dari René Haüy dan Antoine César Becquerel yang mengemukakan hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Eksperimen terbukti tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di Kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie. Dikombinasikan dengan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dan pemahaman mereka tentang struktur kristal yang mendasarinya, mereka memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dalam efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle.

Natrium dan kalium tartrat tetrahidrat, serta garam kuarsa dan Rochelle menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk, meskipun perubahan bentuknya sangat dibesar-besarkan. Pasangan Curie memprediksikan efek sebaliknya piezoelektrik, dan efek sebaliknya secara matematis disimpulkan dari prinsip dasar termodinamika oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881. Pasangan Curie segera mengkonfirmasi keberadaan efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk memperoleh bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap elektro- deformasi elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik.

Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt. Ini menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik menggunakan analisis tensor untuk aplikasi praktis perangkat piezoelektrik.

Pengembangan sonar adalah proyek sukses yang menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik. Beberapa dekade kemudian, material piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk material ini dieksplorasi dan dikembangkan. Perangkat piezoelektrik menemukan rumah di berbagai bidang, seperti kartrid fonograf keramik, yang menyederhanakan desain pemutar dan membuat pemutar rekaman lebih murah dan lebih mudah dirawat dan dibuat. Perkembangan transduser ultrasonik memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dan padatan dengan mudah, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material. Reflektometer domain waktu ultrasonik mengirim pulsa ultrasonik ke dalam material dan mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam tuang dan batu, meningkatkan keamanan struktural.

Awal bidang minat piezoelektrik diamankan dengan paten yang menguntungkan dari bahan baru yang dikembangkan dari kristal kuarsa, yang dieksploitasi secara komersial sebagai bahan piezoelektrik. Para ilmuwan mencari bahan dengan kinerja lebih tinggi, dan meskipun ada kemajuan dalam bahan dan pematangan proses manufaktur, pasar Amerika Serikat tidak tumbuh dengan cepat. Sebaliknya, pabrikan Jepang berbagi informasi dengan cepat dan aplikasi baru untuk pertumbuhan industri piezoelektrik Amerika Serikat menderita berbeda dengan pabrikan Jepang.

Motor piezoelektrik

Pada bagian ini, saya akan berbicara tentang bagaimana piezoelektrik digunakan dalam teknologi modern. Dari mikroskop probe pemindaian yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom hingga pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik dan pemicu untuk drum elektronik modern, piezoelektrik telah menjadi bagian integral dari banyak perangkat. Saya akan menelusuri sejarah piezoelektrik dan bagaimana piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi.

Bentuk Dasar Scanning Probe Microscopes

Piezoelektrik adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan, dan kata piezoelektrik berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein) yang berarti "memeras" atau "tekan" dan ἤλεκτρον (ēlektron) yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Motor piezoelektrik adalah perangkat yang menggunakan efek piezoelektrik untuk menghasilkan gerakan. Efek ini adalah interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses reversibel, yang berarti bahwa bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contoh bahan yang menghasilkan piezoelektrik terukur adalah kristal timbal zirkonat titanat.

Efek piezoelektrik dieksploitasi dalam aplikasi yang berguna, seperti produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti timbangan mikro dan menggerakkan nozel ultrasonik untuk rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar mikroskop probe pemindaian, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom.

Piezoelektrik ditemukan pada tahun 1880 oleh fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie. Pemandangan kristal piezo dan kompensator Curie dapat dilihat di Museum Hunterian di Skotlandia, yang merupakan demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie.

Menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dan pemahaman mereka tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik, yang memungkinkan mereka untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan oleh efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium dan kalium tartrat tetrahidrat, serta garam kuarsa dan Rochelle menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk, meskipun hal ini sangat dibesar-besarkan oleh Curie.

Mereka juga meramalkan efek sebaliknya piezoelektrik, dan ini secara matematis disimpulkan dari prinsip termodinamika fundamental oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881. Curie segera mengkonfirmasi keberadaan efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap elektro-elasto- deformasi mekanik dalam kristal piezoelektrik.

Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt, yang menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik dan analisis tensor.

Hal ini menyebabkan penerapan praktis perangkat piezoelektrik, seperti sonar, yang dikembangkan selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor ini terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan setelah memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser. Dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu benda, mereka dapat menghitung jarak benda tersebut. Mereka menggunakan piezoelektrik untuk membuat sonar ini sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik selama beberapa dekade.

Bahan piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk bahan ini dieksplorasi dan dikembangkan, dan perangkat piezoelektrik menemukan rumah di banyak bidang, seperti kartrid fonograf keramik, yang menyederhanakan desain pemutar dan dibuat untuk pemutar rekaman yang lebih murah dan lebih akurat yang lebih murah perawatannya dan lebih mudah. untuk membangun. Perkembangan transduser ultrasonik memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dan padatan dengan mudah, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material. Reflektometer domain waktu ultrasonik mengirim pulsa ultrasonik ke dalam material dan mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam tuang dan batu, meningkatkan keamanan struktural.

Selama Perang Dunia II, kelompok penelitian independen di Amerika Serikat

Selesaikan Gambar pada Skala Atom

Piezoelektrik adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu seperti kristal, keramik, dan bahan biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan dan berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti memeras atau menekan. Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi.

Piezoelektrik adalah proses reversibel, dan bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contohnya termasuk kristal timbal zirkonat titanat, yang menghasilkan piezoelektrik terukur saat struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik dan digunakan dalam produksi gelombang ultrasonik.

Fisikawan Perancis Jacques dan Pierre Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880. Efek piezoelektrik telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti microbalances dan mendorong nozel ultrasonik. Ini juga membentuk dasar mikroskop probe pemindaian, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom.

Piezoelektrik juga digunakan dalam aplikasi sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas pada alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan lainnya. Efek piroelektrik, yaitu bahan yang menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18. Berdasarkan pengetahuan René Haüy dan Antoine César Becquerel, mereka mengajukan hubungan antara tekanan mekanis dan muatan listrik, tetapi eksperimen mereka terbukti tidak meyakinkan.

Pengunjung Museum Hunterian di Glasgow dapat melihat kompensator piezo kristal Curie, demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie. Dikombinasikan dengan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasarinya, mereka memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan oleh efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium dan kalium tartrat tetrahidrat, serta garam kuarsa dan Rochelle menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik menghasilkan tegangan saat berubah bentuk, meskipun perubahan bentuknya sangat dilebih-lebihkan. Pasangan Curie mampu memprediksi efek sebaliknya piezoelektrik, dan efek sebaliknya secara matematis disimpulkan dari prinsip dasar termodinamika oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, tetapi itu adalah alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt.

Pickup Gitar yang Dikuatkan Secara Elektronik

Motor piezoelektrik adalah motor listrik yang menggunakan efek piezoelektrik untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Efek piezoelektrik adalah kemampuan bahan tertentu untuk menghasilkan muatan listrik ketika mengalami tekanan mekanis. Motor piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari menyalakan perangkat kecil seperti jam tangan dan jam hingga menyalakan mesin yang lebih besar seperti robot dan peralatan medis.

Motor piezoelektrik digunakan dalam pickup gitar yang diperkuat secara elektronik. Pickup ini menggunakan efek piezoelektrik untuk mengubah getaran senar gitar menjadi sinyal listrik. Sinyal ini kemudian diperkuat dan dikirim ke amplifier, yang menghasilkan suara gitar. Pickup piezoelektrik juga digunakan dalam drum elektronik modern, di mana mereka digunakan untuk mendeteksi getaran kepala drum dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.

Motor piezoelektrik juga digunakan dalam pemindaian mikroskop probe, yang menggunakan efek piezoelektrik untuk menggerakkan probe kecil melintasi permukaan. Hal ini memungkinkan mikroskop untuk menyelesaikan gambar pada skala atom. Motor piezoelektrik juga digunakan dalam printer inkjet, di mana mereka digunakan untuk menggerakkan kepala cetak bolak-balik melintasi halaman.

Motor piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi lain, termasuk perangkat medis, komponen otomotif, dan elektronik konsumen. Mereka juga digunakan dalam aplikasi industri, seperti produksi suku cadang presisi dan perakitan komponen kompleks. Efek piezoelektrik juga digunakan dalam produksi gelombang ultrasound, yang digunakan dalam pencitraan medis dan dalam mendeteksi cacat pada material.

Secara keseluruhan, motor piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari menyalakan perangkat kecil hingga menyalakan mesin yang lebih besar. Mereka digunakan dalam pickup gitar yang diperkuat secara elektronik, drum elektronik modern, mikroskop probe pemindaian, printer inkjet, perangkat medis, komponen otomotif, dan elektronik konsumen. Efek piezoelektrik juga digunakan dalam produksi gelombang ultrasonik dan dalam mendeteksi cacat pada material.

Memicu Drum Elektronik Modern

Piezoelektrik adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu seperti kristal, keramik, dan bahan biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah respons dari bahan-bahan ini terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata piezoelektrik berasal dari kata Yunani "piezein", yang berarti "memeras atau menekan", dan kata "elektron", yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Motor piezoelektrik adalah perangkat yang menggunakan efek piezoelektrik untuk menghasilkan gerakan. Efek ini dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses yang dapat dibalik, artinya bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Contohnya adalah kristal timbal zirkonat titanat, yang menghasilkan piezoelektrik terukur saat struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan, kristal mengubah dimensi statisnya, menghasilkan gelombang ultrasonik.

Motor piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi sehari-hari, seperti:

• Menghasilkan bunga api untuk menyalakan gas pada peralatan memasak dan pemanas
• Obor, korek api, dan bahan efek piroelektrik
• Membangkitkan potensial listrik sebagai respon terhadap perubahan temperatur
• Produksi dan deteksi suara
• Pencetakan inkjet piezoelektrik
• Pembangkitan listrik tegangan tinggi
• Generator jam dan perangkat elektronik
• Timbangan mikro
• Kendarai nosel ultrasonik dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus
• Bentuk dasar mikroskop probe pemindaian
• Menyelesaikan gambar pada skala atom
• Pickup gitar yang diperkuat secara elektronik
• Memicu drum elektronik modern.

Pemodelan Elektromekanis Transduser Piezoelektrik

Pada bagian ini, saya akan menjelajahi pemodelan elektromekanis transduser piezoelektrik. Saya akan melihat sejarah penemuan piezoelektrik, percobaan yang membuktikan keberadaannya, dan pengembangan perangkat dan bahan piezoelektrik. Saya juga akan membahas kontribusi fisikawan Prancis Pierre dan Jacques Curie, Carl Linnaeus dan Franz Aepinus, Rene Hauy dan Antoine Cesar Becquerel, Gabriel Lippmann, dan Woldemar Voigt.

Fisikawan Perancis Pierre dan Jacques Curie

Piezoelektrik adalah fenomena elektromekanis di mana muatan listrik terakumulasi dalam bahan padat tertentu seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Muatan ini dihasilkan sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata 'piezoelektrik' berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti 'memeras atau menekan', dan 'elektron', yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan dengan simetri inversi. Efek ini bersifat reversibel, artinya bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, di mana pembangkitan regangan mekanis internal dihasilkan sebagai respons terhadap medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan, kristal mengubah dimensi statisnya, menghasilkan gelombang ultrasonik dalam proses yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik.

Pada tahun 1880, fisikawan Prancis Pierre dan Jacques Curie menemukan efek piezoelektrik dan sejak itu telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkitan listrik tegangan tinggi, generator jam, dan elektronik. perangkat seperti microbalances dan menggerakkan nosel ultrasonik untuk rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar untuk pemindaian mikroskop probe, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik juga menemukan penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, di mana suatu bahan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan René Hauy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tekanan mekanis dan muatan listrik, meskipun eksperimen mereka terbukti tidak meyakinkan.

Dengan menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dengan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasarinya, Curie mampu memunculkan prediksi piroelektrik dan memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dalam efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik. Piringan piezoelektrik menghasilkan tegangan saat berubah bentuk, meskipun ini sangat dilebih-lebihkan dalam demonstrasi Curie. Mereka juga mampu memprediksi efek piezoelektrik sebaliknya dan secara matematis menyimpulkannya dari prinsip dasar termodinamika oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Dalam beberapa dekade berikutnya, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi 'Lehrbuch der Kristallphysik' karya Woldemar Voigt (Buku Teks Fisika Kristal).

Eksperimen Terbukti Tidak Konklusif

Piezoelektrik adalah fenomena elektromekanis di mana muatan listrik terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan, dan kata 'piezoelektrik' berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti 'memeras atau menekan', dan 'ēlektron', yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Ini adalah proses yang dapat dibalik; bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan internal dari regangan mekanis yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik, yang digunakan dalam produksi gelombang ultrasound.

Fisikawan Prancis Pierre dan Jacques Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880. Sejak itu telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik seperti timbangan mikro. , menggerakkan nozel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar mikroskop probe pemindaian, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik, dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik menemukan penggunaan sehari-hari dalam menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam peralatan memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, di mana suatu bahan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan René Hauy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Eksperimen terbukti tidak meyakinkan.

Pengetahuan gabungan tentang piroelektrik dan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dalam efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Ini sangat dibesar-besarkan dalam demonstrasi Curie tentang efek piezoelektrik langsung.

Saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie meramalkan efek sebaliknya piezoelektrik, dan efek sebaliknya secara matematis disimpulkan dari prinsip-prinsip termodinamika dasar oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881. Curie segera mengkonfirmasi keberadaan efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif lengkap reversibilitas deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik.

Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, tetapi itu adalah alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt. Ini menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik menggunakan analisis tensor. Ini adalah aplikasi praktis pertama transduser piezoelektrik, dan sonar dikembangkan selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik.

Carl Linnaeus dan Franz Aepinus

Piezoelektrik adalah fenomena elektromekanis di mana muatan listrik terakumulasi dalam bahan padat tertentu seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Muatan ini dihasilkan sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata piezoelektrik berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein) yang berarti "memeras atau menekan" dan ἤλεκτρον (ēlektron) yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Efek ini dapat dibalik, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang merupakan pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik dan digunakan dalam produksi gelombang ultrasound.

Pada tahun 1880, fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie menemukan efek piezoelektrik dan sejak itu telah dimanfaatkan untuk banyak aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkitan listrik tegangan tinggi, generator jam, perangkat elektronik, timbangan mikro. , menggerakkan nozel ultrasonik, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar untuk memindai mikroskop probe, yang digunakan untuk menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik dan trigger untuk drum elektronik modern.

Piezoelektrik juga ditemukan dalam penggunaan sehari-hari, seperti menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam alat memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan efek piroelektrik, yaitu ketika suatu bahan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu. Efek ini dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan dari René Hauy dan Antoine César Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tekanan mekanis dan muatan listrik, meskipun eksperimen mereka terbukti tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie. Menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dengan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan oleh efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa dari garam Rochelle menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik menghasilkan tegangan saat berubah bentuk, meskipun hal ini sangat dibesar-besarkan dalam demonstrasi Curie.

Prediksi efek piezoelektrik konvers dan deduksi matematisnya dari prinsip dasar termodinamika dibuat oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881. Pasangan Curie segera mengkonfirmasi keberadaan efek konvers, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif reversibilitas lengkap elektro-elasto- deformasi mekanik dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie, yang menggunakannya untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik. Ini memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt, yang menggambarkan kelas kristal alami yang mampu menghasilkan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik menggunakan analisis tensor.

Aplikasi praktis transduser piezoelektrik ini mengarah pada pengembangan sonar selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan setelah memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser. Dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu benda, mereka dapat menghitung jarak benda tersebut. Mereka menggunakan piezoelektrik untuk membuat sonar ini sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan dan minat yang intens pada perangkat piezoelektrik.

Rene Hauy dan Antoine Cesar Becquerel

Piezoelektrik adalah fenomena elektromekanis yang terjadi ketika bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA, mengakumulasi muatan listrik sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Piezoelektrik berasal dari kata Yunani 'piezein', yang berarti 'memeras atau menekan', dan 'elektron', yang berarti 'kuning', sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan kristal dengan simetri inversi. Efek ini reversibel, artinya bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, atau pembangkitan regangan mekanis internal yang dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, menghasilkan efek piezoelektrik terbalik dan produksi gelombang ultrasound.

Fisikawan Prancis Pierre dan Jacques Curie menemukan efek piezoelektrik pada tahun 1880. Efek ini telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang bermanfaat, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik. seperti microbalances, drive ultrasonic nozzles, dan rakitan optik pemfokusan ultrahalus. Ini juga membentuk dasar mikroskop probe pemindaian, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom. Piezoelektrik juga digunakan dalam pickup untuk gitar yang diperkuat secara elektronik, dan trigger untuk drum elektronik modern.

Efek piezoelektrik pertama kali dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, berdasarkan pengetahuan dari Rene Hauy dan Antoine Cesar Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Namun, eksperimen terbukti tidak meyakinkan. Dikombinasikan dengan pengetahuan tentang piroelektrik, dan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasarinya, ini memunculkan prediksi piroelektrik, dan kemampuan untuk memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan dalam efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle. Natrium kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Efek ini sangat dilebih-lebihkan dalam demonstrasi Curie di Museum Skotlandia, yang menunjukkan efek piezoelektrik langsung.

Saudara-saudara Pierre dan Jacques Curie melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Karya ini mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik, yang berpuncak pada publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek kebalikan, dan melanjutkan dengan menyimpulkan secara matematis prinsip dasar termodinamika dari efek kebalikan. Ini dilakukan oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881. Piezoelektrik kemudian digunakan untuk mengembangkan sonar selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor ini terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan. Dengan memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser dan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu objek, mereka dapat menghitung jarak ke objek tersebut.

Penggunaan kristal piezoelektrik dikembangkan lebih lanjut oleh Bell Telephone Laboratories setelah Perang Dunia II. Frederick R. Lack, yang bekerja di departemen teknik telepon radio, mengembangkan potongan kristal yang dapat beroperasi pada rentang temperatur yang luas. Lack's crystal tidak membutuhkan aksesori berat dari kristal sebelumnya, memfasilitasi penggunaannya di pesawat terbang. Perkembangan ini memungkinkan angkatan udara Sekutu untuk melakukan serangan massal terkoordinasi, menggunakan radio penerbangan. Perkembangan perangkat dan bahan piezoelektrik di Amerika Serikat membuat perusahaan terus mengembangkan awal masa perang di lapangan, dan minat untuk mengamankan paten yang menguntungkan untuk bahan baru dikembangkan. Kristal kuarsa dieksploitasi secara komersial sebagai bahan piezoelektrik, dan para ilmuwan mencari bahan dengan kinerja lebih tinggi. Meskipun kemajuan dalam bahan dan pematangan proses manufaktur, Amerika Serikat

Gabriel Lippmann

Piezoelektrik adalah fenomena elektromekanis di mana muatan listrik terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Ini adalah hasil interaksi antara keadaan mekanik dan listrik dalam bahan dengan simetri inversi. Piezoelektrik pertama kali ditemukan oleh fisikawan Perancis Pierre dan Jacques Curie pada tahun 1880.

Piezoelektrik telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, dan pembangkitan listrik tegangan tinggi. Piezoelektrik berasal dari kata Yunani πιέζειν (piezein) yang berarti "memeras atau menekan" dan ἤλεκτρον (ēlektron) yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik bersifat reversibel, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, di mana pembangkitan regangan mekanis internal dihasilkan dari penerapan medan listrik. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, sebuah proses yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik. Proses ini dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang ultrasound.

Efek piezoelektrik telah dipelajari sejak pertengahan abad ke-18, ketika Carl Linnaeus dan Franz Aepinus, berdasarkan pengetahuan René Hauy dan Antoine César Becquerel, mengemukakan hubungan antara tegangan mekanik dan muatan listrik. Namun, eksperimen terbukti tidak meyakinkan. Baru setelah pengetahuan gabungan tentang piroelektrik dan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik, para peneliti dapat memprediksi perilaku kristal. Ini ditunjukkan oleh efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topas, gula tebu, dan garam Rochelle.

Gabriel Lippmann, pada tahun 1881, secara matematis menyimpulkan prinsip dasar termodinamika dari efek piezoelektrik sebaliknya. Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik.

Selama beberapa dekade, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre dan Marie Curie. Pekerjaan mereka untuk mengeksplorasi dan mendefinisikan struktur kristal yang menunjukkan piezoelektrik memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt. Ini menggambarkan kelas kristal alami yang mampu melakukan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik dengan analisis tensor.

Aplikasi praktis perangkat piezoelektrik dimulai dengan pengembangan sonar selama Perang Dunia I. Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor ini terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan. Dengan memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser dan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu objek, mereka dapat menghitung jarak ke objek tersebut. Penggunaan piezoelektrik untuk sonar ini sukses, dan proyek tersebut menciptakan minat pengembangan yang intens pada perangkat piezoelektrik. Selama beberapa dekade, material piezoelektrik baru dan aplikasi baru untuk material ini dieksplorasi dan dikembangkan. Perangkat piezoelektrik menemukan rumah di berbagai bidang, dari kartrid fonograf keramik yang menyederhanakan desain pemutar dan membuat pemutar rekaman yang murah dan akurat lebih murah untuk dirawat dan lebih mudah dibuat, hingga pengembangan transduser ultrasonik yang memungkinkan pengukuran viskositas dan elastisitas cairan dengan mudah dan padatan, menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian material. Reflektometer domain waktu ultrasonik mengirim pulsa ultrasonik ke dalam material dan mengukur pantulan dan diskontinuitas untuk menemukan kekurangan di dalam benda logam tuang dan batu, meningkatkan keamanan struktural.

Setelah Perang Dunia II, kelompok penelitian independen di Amerika Serikat, Rusia, dan Jepang menemukan kelas baru bahan sintetis yang disebut feroelektrik yang menunjukkan konstanta piezoelektrik hingga sepuluh kali lebih tinggi daripada bahan alami. Hal ini menyebabkan penelitian intensif untuk mengembangkan barium titanat, dan kemudian memimpin zirkonat titanat, bahan dengan sifat khusus untuk aplikasi tertentu. Sebuah contoh signifikan dari penggunaan kristal piezoelektrik dikembangkan

Woldemar Voigt

Piezoelektrik adalah fenomena elektromekanis di mana muatan listrik terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal, keramik, dan materi biologis seperti tulang dan DNA. Muatan ini dihasilkan sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Kata piezoelektrik berasal dari kata Yunani "piezein", yang berarti "memeras atau menekan", dan "elektron", yang berarti "kuning", sumber muatan listrik kuno.

Efek piezoelektrik dihasilkan dari interaksi elektromekanis linier antara keadaan mekanik dan listrik bahan kristal dengan simetri inversi. Efek ini bersifat reversibel, artinya bahan yang menunjukkan piezoelektrik juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, di mana pembangkitan internal regangan mekanis dihasilkan dari medan listrik yang diterapkan. Misalnya, kristal timbal zirkonat titanat menghasilkan piezoelektrik yang dapat diukur ketika struktur statisnya berubah bentuk dari dimensi aslinya. Sebaliknya, kristal dapat mengubah dimensi statisnya ketika medan listrik eksternal diterapkan, sebuah fenomena yang dikenal sebagai efek piezoelektrik terbalik, yang digunakan dalam produksi gelombang ultrasound.

Fisikawan Prancis Pierre dan Jacques Curie menemukan piezoelektrik pada tahun 1880. Efek piezoelektrik sejak itu telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi yang berguna, termasuk produksi dan deteksi suara, pencetakan inkjet piezoelektrik, pembangkit listrik tegangan tinggi, generator jam, dan perangkat elektronik. seperti microbalances dan menggerakkan nozel ultrasonik untuk pemfokusan rakitan optik yang sangat halus. Ini juga membentuk dasar mikroskop probe pemindaian, yang dapat menyelesaikan gambar pada skala atom. Selain itu, pickup pada gitar yang diperkuat secara elektronik dan trigger pada drum elektronik modern menggunakan efek piezoelektrik.

Piezoelektrik juga menemukan penggunaan sehari-hari dalam menghasilkan percikan api untuk menyalakan gas dalam peralatan memasak dan pemanas, obor, pemantik rokok, dan banyak lagi. Efek piroelektrik, di mana suatu bahan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan suhu, dipelajari oleh Carl Linnaeus dan Franz Aepinus pada pertengahan abad ke-18, mengambil pengetahuan dari Rene Hauy dan Antoine Cesar Becquerel, yang mengemukakan hubungan antara mekanisme tegangan dan muatan listrik. Eksperimen untuk membuktikan hubungan ini terbukti tidak meyakinkan.

Pemandangan kristal piezo di kompensator Curie di Museum Hunterian di Skotlandia adalah demonstrasi efek piezoelektrik langsung oleh saudara Pierre dan Jacques Curie. Menggabungkan pengetahuan mereka tentang piroelektrik dengan pemahaman tentang struktur kristal yang mendasari memunculkan prediksi piroelektrik, yang memungkinkan mereka untuk memprediksi perilaku kristal yang mereka tunjukkan dalam efek kristal seperti turmalin, kuarsa, topaz, gula tebu, dan garam Rochelle. . Natrium dan kalium tartrat tetrahidrat dan kuarsa juga menunjukkan piezoelektrik, dan piringan piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan tegangan saat berubah bentuk. Perubahan bentuk ini sangat dibesar-besarkan dalam demonstrasi Curie, dan mereka memprediksi efek sebaliknya piezoelektrik. Efek sebaliknya secara matematis disimpulkan dari prinsip dasar termodinamika oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881.

Pasangan Curie segera memastikan adanya efek sebaliknya, dan melanjutkan untuk mendapatkan bukti kuantitatif dari reversibilitas lengkap deformasi elektro-elasto-mekanis dalam kristal piezoelektrik. Dalam beberapa dekade berikutnya, piezoelektrik tetap menjadi keingintahuan laboratorium, sampai menjadi alat vital dalam penemuan polonium dan radium oleh Pierre Marie Curie, yang menggunakannya untuk mengeksplorasi dan menentukan struktur kristal yang memperlihatkan piezoelektrik. Ini memuncak dalam publikasi Lehrbuch der Kristallphysik (Buku Teks Fisika Kristal) karya Woldemar Voigt, yang menggambarkan kelas kristal alami yang mampu menghasilkan piezoelektrik dan secara ketat mendefinisikan konstanta piezoelektrik menggunakan analisis tensor.

Hal ini menyebabkan penerapan praktis perangkat piezoelektrik, seperti sonar, yang dikembangkan selama Perang Dunia I. Di Prancis, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan detektor kapal selam ultrasonik. Detektor ini terdiri dari transduser yang terbuat dari kristal kuarsa tipis yang direkatkan dengan hati-hati ke pelat baja, dan hidrofon untuk mendeteksi gema yang dikembalikan setelah memancarkan pulsa frekuensi tinggi dari transduser. Dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mendengar gema gelombang suara yang memantul dari suatu benda, mereka dapat menghitung jarak ke benda tersebut. Mereka menggunakan piezoelektrik untuk membuat sonar ini sukses, dan proyek tersebut menciptakan pengembangan dan minat yang intens.

Hubungan penting

• Aktuator Piezoelektrik: Aktuator piezoelektrik adalah perangkat yang mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanis. Mereka umumnya digunakan dalam robotika, perangkat medis, dan aplikasi lain yang memerlukan kontrol gerakan yang tepat.
• Sensor Piezoelektrik: Sensor piezoelektrik digunakan untuk mengukur parameter fisik seperti tekanan, akselerasi, dan getaran. Mereka sering digunakan dalam aplikasi industri dan medis, serta elektronik konsumen.
• Piezoelektrik di Alam: Piezoelektrik adalah fenomena yang terjadi secara alami pada bahan tertentu, dan ditemukan di banyak organisme hidup. Ini digunakan oleh beberapa organisme untuk merasakan lingkungannya dan untuk berkomunikasi dengan organisme lain.

Kesimpulan

Piezoelektrik adalah fenomena luar biasa yang telah digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari sonar hingga kartrid fonograf. Ini telah dipelajari sejak pertengahan 1800-an, dan telah digunakan dengan sangat efektif dalam pengembangan teknologi modern. Posting blog ini telah mengeksplorasi sejarah dan penggunaan piezoelektrik, dan menyoroti pentingnya fenomena ini dalam perkembangan teknologi modern. Bagi mereka yang tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang piezoelektrik, posting ini adalah titik awal yang bagus.

Saya Joost Nusselder, pendiri Neaera dan seorang pemasar konten, ayah, dan suka mencoba peralatan baru dengan gitar di jantung hasrat saya, dan bersama dengan tim saya, saya telah membuat artikel blog yang mendalam sejak tahun 2020 untuk membantu pembaca setia dengan tips merekam dan gitar.

Lihat saya di Youtube di mana saya mencoba semua peralatan ini:

Berlangganan