Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að framleiða rafmagn þegar þau verða fyrir vélrænni álagi og öfugt. Orðið kemur frá grísku piezo sem þýðir þrýstingur og rafmagn. Það var fyrst uppgötvað árið 1880, en hugtakið hefur verið þekkt í langan tíma.
Þekktasta dæmið um piezoelectricity er kvars, en mörg önnur efni sýna einnig þetta fyrirbæri. Algengasta notkun piezoelectricity er framleiðsla á ómskoðun.
Í þessari grein mun ég ræða hvað piezoelectricity er, hvernig það virkar og nokkrar af mörgum hagnýtum notkunum þessa ótrúlega fyrirbæris.
Hvað er piezoelectricity?
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að mynda rafhleðslu sem svar við beittum vélrænni streitu. Það er línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands í kristalluðum efnum með snúningssamhverfu. Piezoelectric efni er hægt að nota til að búa til háspennu rafmagn, klukku rafala, rafeindatæki, örjafnvægi, drif ultrasonic stúta, og ultrafín fókus sjón samsetningar.
Piezoelectric efni innihalda kristalla, ákveðið keramik, líffræðileg efni eins og bein og DNA og prótein. Þegar krafti er beitt á piezoelectric efni framleiðir það rafhleðslu. Þessa hleðslu er síðan hægt að nota til að knýja tæki eða búa til spennu.
Piezoelectric efni eru notuð í ýmsum forritum, þar á meðal:
• Framleiðsla og skynjun hljóðs
• Piezoelectric bleksprautuprentun
• Framleiðsla háspennurafmagns
• Klukkugjafar
• Raftæki
• Örjafnvægi
• Drifið ultrasonic stútur
• Ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar
• Pallbílar fyrir rafmagnaða gítara
• Kveikjur fyrir nútíma raftrommur
• Framleiðsla neista til að kveikja í gasi
• Eldunar- og upphitunartæki
• Kyndlar og sígarettukveikjarar.
Hver er saga piezoelectricity?
Piezoelectricity var uppgötvað árið 1880 af frönsku eðlisfræðingunum Jacques og Pierre Curie. Það er rafhleðslan sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum, sem svar við beittum vélrænni streitu. Orðið „piezoelectricity“ er dregið af gríska orðinu „piezein“, sem þýðir „kreista“ eða „pressa“, og „elektron“, sem þýðir „rav“, forn rafhleðslugjafi.
Piezoelectric áhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélrænna og rafrænna ástands kristallaðra efna með öfugsnúningssamhverfu. Þetta er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig andstæða piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði.
Sameinuð þekking Curies-hjónanna á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum gaf tilefni til að spá fyrir um hitastig og getu til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram í áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Í gegnum áratugina hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie.
Piezoelectricity hefur verið nýtt til margra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindabúnaði, örjafnvægi, drifúthljóðsstútum, ofurfínri fókus sjónsamsetninga og formunum grunnur að skanna rannsaka smásjár til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda.
Piezoelectricity nýtist einnig hversdagslega, eins og að búa til neista til að kveikja í gasi í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og hitagræðsluáhrifum, þar sem efni myndar rafmagnsgetu til að bregðast við hitabreytingum.
Þróun sónar í fyrri heimsstyrjöldinni sá til notkunar á piezoelectric kristöllum þróuð af Bell Telephone Laboratories. Þetta gerði flugher bandamanna kleift að taka þátt í samræmdum fjöldaárásum með því að nota flugútvarp. Þróun piezoelectric tækja og efna í Bandaríkjunum hélt fyrirtækjum í þróun stríðstíma á hagsmunasviði og tryggði arðbær einkaleyfi fyrir ný efni.
Japan sá nýja notkun og vöxt bandaríska jarðgasiðnaðarins og þróaði fljótt sína eigin. Þeir deildu upplýsingum fljótt og þróuðu baríumtítanat og síðar blýsirkonattítanat efni með sérstaka eiginleika fyrir tiltekin notkun.
Piezoelectricity hefur náð langt síðan það uppgötvaðist árið 1880 og er nú notað í margvíslegum hversdagslegum notum. Það hefur einnig verið notað til að gera framfarir í efnisrannsóknum, svo sem úthljóðsendurskinsmæla tímaléns, sem senda úthljóðspúls í gegnum efni til að mæla endurkast og ósamfellu til að finna galla inni í steyptum málm- og steinhlutum, sem bætir öryggi byggingar.
Hvernig Piezoelectricity virkar
Í þessum kafla mun ég kanna hvernig piezoelectricity virkar. Ég mun skoða rafhleðsluuppsöfnun í föstum efnum, línulega rafvélrænni víxlverkun og afturkræfa ferlið sem myndar þetta fyrirbæri. Ég mun einnig ræða sögu piezoelectricity og notkun þess.
Rafhleðslusöfnun í föstum efnum
Piezoelectricity er rafhleðslan sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er viðbragð við beittri vélrænni streitu og nafn þess kemur frá grísku orðunum „piezein“ (kreista eða pressa) og „ēlektron“ (ravgul).
Piezoelectric áhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands í kristalluðum efnum með inversion samhverfu. Það er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfug piezoelectric áhrif, þar sem innri myndun vélræns álags stafar af beitt rafsviði. Dæmi um efni sem mynda mælanlegan piezoelectricity eru blý zirconate titanate kristallar.
Franskir eðlisfræðingar Pierre og Jacques Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Hún hefur síðan verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu raforku, klukku rafala og rafeindabúnað eins og örjafnvægi og keyra ultrasonic stútur fyrir ofurfínn fókus á sjónsamsetningum. Það er einnig grunnur að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og kveikjur fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist hversdagslega við að búa til neista til að kveikja í gasi, í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjum og hitarauðsáhrifum, þar sem efni myndar rafgetu sem svar við hitabreytingum. Þetta var rannsakað af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, með því að byggja á þekkingu frá René Haüy og Antoine César Becquerel, sem töldu samband milli vélrænnar álags og rafhleðslu. Tilraunir reyndust ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal í Curie compensator í Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum. Bræðurnir Pierre og Jacques Curie sameinuðu þekkingu sína á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum, sem gaf tilefni til að spá um raforku. Þeir gátu spáð fyrir um kristalhegðunina og sýndu áhrifin í kristöllum eins og túrmalíni, kvars, tópas, reyrsykri og Rochelle salti. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity. Stöðugur diskur myndar spennu þegar hann er vansköpuð og breytingin á lögun er mjög ýkt í sýnikennslu Curies.
Þeir gátu spáð fyrir um gagnvirku steypuáhrifin, og gagnstæða áhrifin voru reiknuð út stærðfræðilega af Gabriel Lippmann árið 1881. Curies staðfestu strax tilvist hins gagnstæða áhrifa og héldu áfram að afla magnsönnunar fyrir því að raf-teygjan væri algjörlega afturkræf. vélrænar aflöganir í piezoelectric kristöllum.
Í áratugi var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, en það var mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Woldemar Voigts Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), sem lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og nákvæmlega skilgreindu piezoelectric fastana með tensor greiningu. Þetta var hagnýt notkun piezoelectric tækja, og sónar var þróað í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans ultrasonic kafbátaskynjara.
Skynjarinn samanstóð af a transducer úr þunnum kvarskristöllum sem eru vandlega límdir á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið. Með því að gefa frá sér hátt tíðni púls frá breytinum og mældu tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgna sem skoppast af hlut, þeir gátu reiknað út fjarlægðina til hlutarins. Þeir notuðu piezoelectricity til að gera sónar vel, og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á piezoelectric tæki. Í gegnum áratugina voru ný ræturrafmagnsefni og ný forrit fyrir efnin könnuð og þróuð og rætureldistæki fundu heimili á ýmsum sviðum. Keramik phonograph skothylki einfaldaði spilara hönnun og gerð fyrir ódýra og nákvæma plötuspilara sem var ódýrara í viðhaldi og auðveldara að smíða.
Þróun ultrasonic transducers gerði kleift að mæla seigju og mýkt vökva og fastra efna auðveldlega, sem leiddi til mikilla framfara í efnisrannsóknum.
Línuleg rafvélræn samskipti
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að mynda rafhleðslu þegar þau verða fyrir vélrænni álagi. Orðið er dregið af grísku orðunum πιέζειν (piezein) sem þýðir „að kreista eða ýtt“ og ἤλεκτρον (ēlektron) sem þýðir „ravgul“, sem var forn uppspretta rafhleðslu.
Piezoelectricity var uppgötvað árið 1880 af frönsku eðlisfræðingunum Jacques og Pierre Curie. Það er byggt á línulegri rafvélafræðilegri víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands kristallaðra efna með snúningssamhverfu. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfug piezoelectric áhrif, þar sem innri myndun vélræns álags stafar af beitt rafsviði. Dæmi um efni sem mynda mælanlega piezoelectricity þegar þau eru aflöguð frá kyrrstöðu uppbyggingu þeirra eru blý zirconate titanate kristallar. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, sem er þekkt sem öfug piezoelectric áhrif og er notað við framleiðslu á ómhljóðbylgjum.
Piezoelectricity hefur verið nýtt fyrir margvísleg gagnleg forrit, svo sem:
• Framleiðsla og skynjun hljóðs
• Piezoelectric bleksprautuprentun
• Framleiðsla háspennurafmagns
• Klukku rafall
• Raftæki
• Örjafnvægi
• Drifið ultrasonic stútur
• Ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar
• Myndar grunninn að skanna rannsakanda smásjár til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda
• Pickuppar í rafmagnuðum gíturum
• Kveikjur í nútíma raftrommur
• Mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum
• Kyndlar og sígarettukveikjarar
Piezoelectricity nýtist einnig hversdagslega í pyroelectric áhrifum, sem er efni sem myndar rafgetu sem svar við hitabreytingum. Þetta var rannsakað af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, með því að nýta þekkingu frá René Haüy og Antoine César Becquerel, sem töldu samband milli vélrænnar álags og rafhleðslu. Hins vegar reyndust tilraunir ófullnægjandi.
Að skoða piezo kristal í Curie compensator á Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinu piezoelectric áhrifunum. Það var verk bræðranna Pierre og Jacques Curie sem könnuðu og skilgreindu kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity, sem náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (Kennslubók kristals eðlisfræði). Þetta lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og nákvæmlega skilgreindu piezoelectric fasta með tensor greiningu, sem leiddi til hagnýtrar notkunar piezoelectric tæki.
Sonar var þróað í fyrri heimsstyrjöldinni þegar Frakkinn Paul Langevin og félagar hans þróuðu úthljóðskafbátaskynjara. Þessi skynjari samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem varlega límdir voru á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið eftir að hafa sent frá sér hátíðni púls frá transducernum. Með því að mæla þann tíma sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgna sem skoppast af hlut gátu þeir reiknað út fjarlægð hlutarins með því að nýta sér piezoelectricity. Árangur þessa verkefnis skapaði mikla þróun og áhuga á rafrafstærðtækjum í gegnum áratugina, þar sem ný rafrafmagnsefni og ný forrit fyrir þessi efni voru könnuð og þróuð. Piezoelectric tæki fundu heimili á mörgum sviðum, svo sem keramik phonograph skothylki, sem einfaldaði spilara hönnun og gerði fyrir ódýrari og nákvæmari plötuspilara, og ódýrari og auðveldari í byggingu og viðhald.
Þróun ultrasonic transducers gerði kleift að mæla seigju og mýkt vökva og fastra efna auðveldlega, sem leiddi til mikilla framfara í efnisrannsóknum. Ultrasonic tímaléns endurskinsmælar senda úthljóðspúls inn í efni og mæla endurkast og ósamfellu til að finna galla inni í steyptum málm- og steinhlutum, sem bætir byggingaröryggi. Í kjölfar seinni heimsstyrjaldarinnar uppgötvuðu óháðir rannsóknarhópar í Bandaríkjunum, Rússlandi og Japan nýjan flokk gerviefna sem kallast ferrolectrics, sem sýndu piezoelectric fasta margfalt hærri en náttúruleg efni. Þetta leiddi til mikillar rannsókna til að þróa baríumtítanat, og síðar blýsirkonattítanat, efni með sérstaka eiginleika fyrir sérstakar notkunarþættir.
Merkilegt dæmi um notkun piezoelectric kristalla var þróað af Bell Telephone Laboratories eftir síðari heimsstyrjöldina. Frederick R. Lack, starfar í verkfræðideild útvarpssíma,
Afturkræft ferli
Piezoelectricity er rafhleðsla sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er viðbrögð þessara efna við beittum vélrænni streitu. Orðið „piezoelectricity“ kemur frá grísku orðunum „piezein“ sem þýðir „kreista“ eða „pressa“ og „ēlektron“ sem þýðir „ravgul“, forn rafhleðslugjafi.
Piezoelectric áhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélrænna og rafrænna ástands kristallaðra efna með öfugsnúningssamhverfu. Þetta er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig andstæða piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um efni sem mynda mælanlegan piezoelectricity eru blý zirconate titanate kristallar. Þegar kyrrstöðubygging þessara kristalla er aflöguð fara þeir aftur í upprunalega vídd, og öfugt, þegar ytra rafsviði er beitt, breyta þeir kyrrstöðu víddinni og framleiða ómhljóðsbylgjur.
Franskir eðlisfræðingar Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Hún hefur síðan verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala, rafeindabúnaði, örjafnvægi, drif ultrasonic stútur, og ofurfín fókus sjón samsetningar. Það myndar einnig grunninn að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og triggers fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist einnig hversdagslega, svo sem að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og fleira. Gjóluáhrifin, þar sem efni myndar rafgetu sem svar við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus, Franz Aepinus og René Haüy um miðja 18. Antoine César Becquerel hélt fram samband milli vélrænnar álags og rafhleðslu, en tilraunir reyndust ófullnægjandi.
Gestir Hunterian Museum í Glasgow geta skoðað Piezo Crystal Curie Compensator, sýnikennslu á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie. Með því að sameina þekkingu þeirra á raforku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum varð til spá um hita og getu til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta var sýnt fram á með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum- og kalíumtartrat-tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity, og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þessi breyting á lögun var mjög ýkt af Curies til að spá fyrir um hin öfugri piezoelectric áhrif. Hin gagnstæða áhrif voru reiknuð út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum eftir Gabriel Lippmann árið 1881.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Í áratugi var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, en það var mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði). Þetta lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og skilgreindu piezoelectric fastana nákvæmlega með því að nota tensor greiningu.
Hagnýt notkun piezoelectric tækja, eins og sónar, var þróuð í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans ultrasonic kafbátaskynjara. Þessi skynjari samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem voru vandlega límdir á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið. Með því að gefa frá sér hátíðni púls frá breytinum og mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgjunnar sem skoppa af hlut, gátu þeir reiknað út fjarlægð hlutarins. Þeir notuðu piezoelectricity til að gera þennan sónar farsælan. Þetta verkefni skapaði mikla þróun og áhuga á steypubúnaði og í gegnum áratugina voru ný ræturrafmagnsefni og ný forrit fyrir þessi efni könnuð og þróuð. Piezoelectric tæki
Hvað veldur Piezoelectricity?
Í þessum hluta mun ég kanna uppruna piezoelectricity og hin ýmsu efni sem sýna þetta fyrirbæri. Ég ætla að skoða gríska orðið „piezein“, forna uppsprettu rafhleðslunnar, og hitaorkuáhrifin. Ég ætla líka að fjalla um uppgötvanir Pierre og Jacques Curie og þróun piezoelectric tækja á 20. öld.
Gríska orðið Piezein
Piezoelectricity er uppsöfnun rafhleðslu í tilteknum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það stafar af viðbrögðum þessara efna við beittum vélrænni streitu. Orðið piezoelectricity kemur frá gríska orðinu „piezein“ sem þýðir „að kreista eða pressa“ og „ēlektron“ sem þýðir „ravgul“, forn rafhleðslugjafi.
Piezoelectric áhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélrænna og rafrænna ástands kristallaðra efna með öfugsnúningssamhverfu. Það er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig andstæða piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, sem er þekkt sem öfug piezoelectric áhrif og er framleiðsla ómhljóðsbylgna.
Frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Pizoelectric áhrifin hafa verið nýtt til margra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindabúnaði eins og örjafnvægi. , keyrðu úthljóðstúta og ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar. Það er einnig grunnur að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og triggers fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist hversdagslega, svo sem að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og fleira. Gjóluáhrifin, sem eru myndun rafmöguleika til að bregðast við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld og byggðu á þekkingu René Haüy og Antoine César Becquerel, sem töldu tengsl milli vélrænni streitu og rafhleðslu. Tilraunir reyndust ófullnægjandi.
Á safninu í Skotlandi geta gestir skoðað piezo kristal Curie compensator, sýningu á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie. Með því að sameina þekkingu þeirra á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalsbyggingum varð til spá um hitastig og getu til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum kalíumtartrat tetrahýdrat og kvars úr Rochelle salti sýndu piezoelectricity og piezoelectric diskur myndar spennu þegar hann afmyndast. Þessi breyting á lögun er mjög ýkt í sýnikennslu Curies.
Curies-hjónin héldu áfram að afla megindlegra sönnunar fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Í áratugi hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði). Þetta lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og skilgreindu piezoelectric fastana nákvæmlega með tensor greiningu.
Þessi hagnýta beiting piezoelectricity leiddi til þróunar sónar í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans úthljóðskafbátaskynjara. Skynjarinn samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem varlega límd var á stálplötur, kallaður vatnsfóni, til að greina endurvarpið eftir að hafa gefið frá sér hátíðni púls. Sendarinn mældi tímann sem það tók að heyra bergmál hljóðbylgna sem skoppuðu af hlut til að reikna út fjarlægð hlutarins. Notkun á steypurafmagni í sónar var vel heppnaður og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á steypurafmagni í áratugi.
Ný steypuefni og ný notkunarmöguleikar fyrir þessi efni voru könnuð og þróuð og rætur raftæki fundu heimili á mörgum sviðum, svo sem keramik hljóðnemahylki, sem einfaldaði hönnun spilarans og gerði fyrir ódýrari, nákvæmari plötuspilara sem voru ódýrari í viðhaldi og auðveldari. að byggja. Þróunin
Forn uppspretta rafhleðslu
Piezoelectricity er rafhleðslan sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það stafar af viðbrögðum efnisins við beittum vélrænni streitu. Orðið „piezoelectricity“ kemur frá gríska orðinu „piezein“, sem þýðir „að kreista eða þrýsta“, og orðinu „elektron“, sem þýðir „rav“, forn uppspretta rafhleðslu.
Piezoelectric áhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélrænna og rafrænna ástands kristallaðra efna með öfugsnúningssamhverfu. Það er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig andstæða piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blýsirkónat títanatkristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti, þegar ytra rafsvið er beitt, breyta kristallarnir kyrrstöðuvídd sinni í öfugum piezoelectric áhrifum, sem framleiða ómskoðunarbylgjur.
Frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu steypuáhrifin árið 1880. Það er nýtt fyrir margs konar gagnleg forrit, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun á hljóði, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukku rafala, og rafeindabúnað eins og örjafnvægi og drif ultrasonic stúta fyrir ofurfínn fókus á sjónsamsetningum. Það myndar einnig grunninn að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og triggers fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist hversdagslega til að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjum og fleiru. Gjóluáhrifin, sem eru framleiðsla rafgetu sem bregðast við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld og byggðu á þekkingu René Haüy og Antoine César Becquerel sem töldu samband milli vélrænna efna. streita og rafhleðslu. Hins vegar reyndust tilraunir þeirra ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal og Curie compensator á Hunterian Museum í Skotlandi sýnir bein piezoelectric áhrif. Það var verk bræðranna Pierre og Jacques Curie sem könnuðu og skilgreindu kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity, sem náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (Kennslubók kristals eðlisfræði). Þetta lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og nákvæmlega skilgreindu piezoelectric fasta með tensor greiningu, sem gerir kleift að nota piezoelectric tæki.
Sonar var þróað í fyrri heimsstyrjöldinni af Frakkanum Paul Langevin og vinnufélögum hans, sem þróuðu úthljóðskafbátaskynjara. Skynjarinn samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem voru vandlega límdir á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið. Með því að gefa frá sér hátíðni púls frá umbreytinum og mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgjunnar sem skoppa af hlut, gátu þeir reiknað út fjarlægðina til hlutarins. Þeir notuðu piezoelectricity til að gera þennan sónar farsælan. Verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á jarðgasbúnaði í áratugi.
Rafmagn
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Það er línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands kristallaðra efna með snúningssamhverfu. Orðið „piezoelectricity“ er dregið af gríska orðinu „piezein“ sem þýðir „að kreista eða þrýsta“ og gríska orðinu „ēlektron“ sem þýðir „ravgul“, forn rafhleðslugjafi.
Frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu steypuáhrifin árið 1880. Þetta er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfug piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um efni sem mynda mælanlegan piezoelectricity eru blý zirconate titanate kristallar. Þegar kyrrstæð bygging er aflöguð fer hún aftur í sína upprunalegu vídd. Aftur á móti, þegar ytra rafsvið er beitt, myndast öfug piezoelectric áhrif, sem leiðir til framleiðslu á ómskoðunarbylgjum.
Stöðugræðuáhrifin eru nýtt til margra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindabúnaði eins og örjafnvægi, drifhljóðstútum og ofurfínum sjónrænum fókusbúnaði. Það er einnig grunnurinn að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og kveikjur fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist hversdagslega, svo sem að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og fleira. Gjóluáhrifin, sem eru framleiðsla rafgetu til að bregðast við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld og byggðu á þekkingu René Haüy og Antoine César Becquerel, sem höfðu haldið fram sambandinu. milli vélrænnar álags og rafhleðslu. Hins vegar reyndust tilraunir ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal á Curie Compensator Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum. Bræðurnir Pierre og Jacques Curie sameinuðu þekkingu sína á raforku og skilningi þeirra á undirliggjandi kristalbyggingum til að gefa tilefni til skilnings á raforku og til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram í áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars reyndust sýna piezoelectricity og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þetta var mjög ýkt af Curies til að spá fyrir um hin öfugu piezoelectric áhrif. Hin gagnstæða áhrif voru ákvörðuð stærðfræðilega með grundvallar varmafræðilegum meginreglum eftir Gabriel Lippmann árið 1881.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Á áratugunum sem fylgdu var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði).
Þróun sónar var vel heppnuð og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á steypubúnaði. Á áratugunum sem fylgdu voru ný steypurafmagnsefni og ný notkunarmöguleikar fyrir þessi efni könnuð og þróuð. Piezoelectric tæki fundu heimili á mörgum sviðum, svo sem keramik phonograph skothylki, sem einfaldaði spilara hönnun og gerði fyrir ódýrari, nákvæmari plötuspilara sem voru ódýrari í viðhaldi og auðveldara að smíða. Þróun ultrasonic transducers gerði kleift að mæla seigju og mýkt vökva og fastra efna auðveldlega, sem leiddi til gríðarlegra framfara í efnisrannsóknum. Ultrasonic tímaléns endurskinsmælar senda úthljóðspúls inn í efni og mæla endurkast og ósamfellu til að finna galla inni í steyptum málm- og steinhlutum, sem bætir byggingaröryggi.
Í kjölfar seinni heimsstyrjaldarinnar uppgötvuðu óháðir rannsóknarhópar í Bandaríkjunum, Rússlandi og Japan nýjan flokk gerviefna sem kallast járnrafmagn, sem sýndu rjúpnafasta sem voru
Piezoelectric efni
Í þessum kafla mun ég ræða efnin sem sýna piezoelectric áhrif, sem er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Ég mun skoða kristalla, keramik, líffræðileg efni, bein, DNA og prótein, og hvernig þau bregðast við piezoelectric áhrifum.
Kristall
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Orðið piezoelectricity er dregið af grísku orðunum πιέζειν (piezein) sem þýðir „kreista“ eða „pressa“ og ἤλεκτρον (ēlektron) sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu. Piezoelectric efni innihalda kristalla, keramik, líffræðileg efni, bein, DNA og prótein.
Piezoelectricity er línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands í kristalluðum efnum með inversion samhverfu. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfuga piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um efni sem mynda mælanlega piezoelectricity eru blý zirconate titanate kristallar, sem hægt er að afmynda í upprunalegu vídd þeirra eða öfugt, breyta kyrrstöðu vídd þeirra þegar ytra rafsviði er beitt. Þetta er þekkt sem andhverfu piezoelectric áhrif, og er notað til að framleiða ómskoðunarbylgjur.
Frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Pizoelectric áhrifin hafa verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindabúnaði ss. sem örjafnvægi, akstursúthljóðstútar og ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar. Það myndar einnig grunninn að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectric pickuppar eru einnig notaðir í rafmagnaða gítara og triggers í nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist hversdagslega til að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, sem og í blysum og sígarettukveikjum. Gjóluáhrifin, sem eru myndun rafmöguleika til að bregðast við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld og byggðu á þekkingu frá René Haüy og Antoine César Becquerel, sem settu fram samband milli vélrænna streita og rafhleðslu. Tilraunir til að sanna þessa kenningu voru ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal í Curie compensator á Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum. Bræðurnir Pierre og Jacques Curie sameinuðu þekkingu sína á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum til að gefa tilefni til að spá um raforku. Þeir gátu spáð fyrir um kristalhegðunina og sýndu áhrifin í kristöllum eins og túrmalíni, kvars, tópas, reyrsykri og Rochelle salti. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity. A piezoelectric diskur myndar spennu þegar aflögun; breytingin á lögun er mjög ýkt í sýnikennslu Curies.
Þeir gátu líka spáð fyrir um hina öfugri jarðgasáhrif og ályktað stærðfræðilega um grundvallar varmafræðilegar meginreglur að baki þeim. Gabriel Lippmann gerði þetta árið 1881. Curies-hjónin staðfestu samstundis tilvist öfugra áhrifa og héldu áfram að afla magnsönnunar fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf.
Í áratugi var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, en það var mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra til að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náðu hámarki með útgáfu Woldemar Voigts Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), sem lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og nákvæmlega skilgreindu piezoelectric fastana með tensor greiningu.
Hagnýt notkun piezoelectric tækja í sónar var þróuð í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans ultrasonic kafbátaskynjara. Þessi skynjari samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem varlega límd var á stálplötur, kallaður vatnsfóni, til að greina endurvarpið eftir að hafa gefið frá sér hátíðni púls. Með því að mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgna sem skoppast af hlut gátu þeir reiknað út fjarlægðina til hlutsins. Þessi notkun á piezoelectricity í sónar heppnaðist vel og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á piezoelectric tækjum í gegnum áratugina.
Keramik
Piezoelectric efni eru föst efni sem safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Piezoelectricity er dregið af grísku orðunum πιέζειν (piezein) sem þýðir „kreista“ eða „pressa“ og ἤλεκτρον (ēlektron) sem þýðir „rav“, forn uppspretta rafhleðslu. Piezoelectric efni eru notuð í ýmsum forritum, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun og framleiðslu á háspennu rafmagni.
Piezoelectric efni finnast í kristöllum, keramik, líffræðilegum efnum, beinum, DNA og próteinum. Keramik er algengasta piezoelectric efnin sem notuð eru í daglegu notkun. Keramik er búið til úr blöndu af málmoxíðum, svo sem blýsirkonattítanati (PZT), sem eru hituð í háan hita til að mynda fast efni. Keramik er mjög endingargott og þolir mikinn hita og þrýsting.
Piezoelectric keramik hefur margvíslega notkun, þar á meðal:
• Mynda neista til að kveikja í gasi fyrir eldunar- og upphitunartæki, svo sem blys og sígarettukveikjara.
• Mynda ómskoðunarbylgjur til læknisfræðilegrar myndgreiningar.
• Framleiðsla á háspennu raforku fyrir klukkurala og rafeindatæki.
• Mynda örvog til notkunar við nákvæmnivigtun.
• Drífandi úthljóðstútar fyrir ofurfínn fókus á sjónsamsetningum.
• Mynda grunn að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða frumeinda.
• Pikkuppar fyrir rafmagnaða gítara og triggers fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectric keramik er notað í margs konar notkun, allt frá rafeindatækni til læknisfræðilegrar myndgreiningar. Þau eru mjög endingargóð og þola mikinn hita og þrýsting, sem gerir þau tilvalin til notkunar í ýmsum atvinnugreinum.
Líffræðilegt efni
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Það er dregið af gríska orðinu „piezein“, sem þýðir „að kreista eða þrýsta“, og „ēlektron“, sem þýðir „rav“, forn uppspretta rafhleðslu.
Líffræðileg efni eins og bein, DNA og prótein eru meðal þeirra efna sem sýna piezoelectricity. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfugri piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um þessi efni eru blý zirconate titanate kristallar, sem mynda mælanlegan piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti, þegar ytra rafsvið er beitt, breyta kristallarnir kyrrstöðustærð sinni og framleiða ómskoðunarbylgjur í gegnum andhverfu piezoelectric áhrifin.
Frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Hún hefur síðan verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, svo sem:
• Framleiðsla og skynjun hljóðs
• Piezoelectric bleksprautuprentun
• Framleiðsla háspennurafmagns
• Klukku rafall
• Raftæki
• Örjafnvægi
• Drifið ultrasonic stútur
• Ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar
• Myndar grunninn að skannasmásjám
• Leysa myndir á mælikvarða atóma
• Pickuppar í rafmagnuðum gíturum
• Kveikjur í nútíma raftrommur
Piezoelectricity er einnig notað í hversdagslegum hlutum eins og gaseldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjum og fleira. Gjóluáhrifin, sem eru framleiðsla rafgetu til að bregðast við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld. Þeir byggðu á þekkingu René Haüy og Antoine César Becquerel og settu fram samband milli vélrænnar álags og rafhleðslu, en tilraunir þeirra reyndust ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal í Curie Compensator á Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum. Bræðurnir Pierre og Jacques Curie sameinuðu þekkingu sína á raforku og skilningi þeirra á undirliggjandi kristalsbyggingum til að gefa tilefni til spá um raforku og spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum- og kalíumtartrat-tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity, og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þessi áhrif voru stórlega ýkt af Curies til að spá fyrir um hin öfugu piezoelectric áhrif. Hin gagnstæða áhrif voru reiknuð út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum eftir Gabriel Lippmann árið 1881.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Í áratugi hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Woldemars Voigts 'Lehrbuch der Kristallphysik' (kennslubók kristals eðlisfræði).
Bone
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Bein er eitt slíkt efni sem sýnir þetta fyrirbæri.
Bein er tegund líffræðilegs efnis sem er samsett úr próteinum og steinefnum, þar á meðal kollageni, kalsíum og fosfór. Það er piezoelectric allra líffræðilegra efna og er fær um að mynda spennu þegar það verður fyrir vélrænni álagi.
Stöðugræðuáhrifin í beinum eru afleiðing af einstakri uppbyggingu þess. Það er samsett úr neti kollagen trefja sem eru felld inn í fylki steinefna. Þegar beinið verður fyrir vélrænni álagi hreyfast kollagenþræðirnar, sem veldur því að steinefnin skautast og mynda rafhleðslu.
The piezoelectric áhrif í beinum hefur fjölda hagnýta notkunar. Það er notað í læknisfræðilegum myndgreiningum, svo sem ómskoðun og röntgenmyndatöku, til að greina beinbrot og önnur frávik. Það er einnig notað í beinleiðni heyrnartæki, sem nota piezoelectric áhrif til að umbreyta hljóðbylgjum í rafboð sem eru send beint í innra eyrað.
Stöðugræðið í beinum er einnig notað í bæklunarígræðslur, svo sem gerviliði og gervilimi. Ígræðslurnar nota piezoelectric áhrifin til að breyta vélrænni orku í raforku, sem síðan er notuð til að knýja tækið.
Að auki er verið að kanna steypuáhrif í beinum til notkunar við þróun nýrra lækningameðferða. Til dæmis eru vísindamenn að rannsaka notkun piezoelectricity til að örva beinvöxt og gera við skemmdan vef.
Á heildina litið eru piezoelectric áhrifin í beinum heillandi fyrirbæri með fjölbreytt úrval hagnýtra notkunar. Það er notað í margvíslegum læknisfræðilegum og tæknilegum forritum og er verið að kanna til notkunar við þróun nýrra meðferða.
DNA
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. DNA er eitt slíkt efni sem sýnir þessi áhrif. DNA er líffræðileg sameind sem finnst í öllum lífverum og er samsett úr fjórum núkleótíðbösum: adenín (A), gúanín (G), cýtósín (C) og týmín (T).
DNA er flókin sameind sem hægt er að nota til að mynda rafhleðslu þegar hún verður fyrir vélrænni streitu. Þetta stafar af því að DNA sameindir eru samsettar úr tveimur kirnistrengjum sem haldast saman með vetnistengi. Þegar þessi tengsl eru rofin myndast rafhleðsla.
Stöðugeindhrif DNA hafa verið notuð í ýmsum forritum, þar á meðal:
• Framleiðsla rafmagns fyrir lækningaígræðslur
• Greina og mæla vélræna krafta í frumum
• Þróun skynjara á nanóskala
• Að búa til lífskynjara fyrir DNA raðgreiningu
• Mynda ómskoðunarbylgjur til myndatöku
Einnig er verið að kanna steypuáhrif DNA vegna hugsanlegrar notkunar þess við þróun nýrra efna, svo sem nanóvíra og nanóröra. Þessi efni gætu verið notuð til margvíslegra nota, þar á meðal orkugeymslu og skynjun.
Stöðugræði DNA hefur verið rannsakað mikið og hefur reynst mjög viðkvæmt fyrir vélrænni streitu. Þetta gerir það að verðmætu tæki fyrir vísindamenn og verkfræðinga sem eru að leita að því að þróa ný efni og tækni.
Að lokum er DNA efni sem sýnir piezoelectric áhrif, sem er hæfileikinn til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Þessi áhrif hafa verið notuð í ýmsum forritum, þar á meðal læknisfræðilegum ígræðslum, skynjara á nanóskala og DNA raðgreiningu. Það er einnig verið að kanna fyrir hugsanlega notkun þess í þróun nýrra efna, svo sem nanóvíra og nanóröra.
Prótein
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Piezoelectric efni, svo sem prótein, kristallar, keramik og líffræðileg efni eins og bein og DNA, sýna þessi áhrif. Sérstaklega eru prótein einstakt piezoelectric efni, þar sem þau eru samsett úr flókinni byggingu amínósýra sem hægt er að afmynda til að mynda rafhleðslu.
Prótein eru algengasta gerð piezoelectric efni, og þau finnast í ýmsum myndum. Þau má finna í formi ensíma, hormóna og mótefna, sem og í formi byggingarpróteina eins og kollagens og keratíns. Prótein finnast einnig í formi vöðvapróteina, sem bera ábyrgð á vöðvasamdrætti og slökun.
Piezoelectric áhrif próteina stafa af því að þau eru samsett úr flókinni byggingu amínósýra. Þegar þessar amínósýrur eru afmyndaðar mynda þær rafhleðslu. Þessa rafhleðslu er síðan hægt að nota til að knýja margs konar tæki, svo sem skynjara og stýrisbúnað.
Prótein eru einnig notuð í margvíslegum læknisfræðilegum tilgangi. Til dæmis eru þau notuð til að greina tilvist ákveðinna próteina í líkamanum, sem hægt er að nota til að greina sjúkdóma. Þau eru einnig notuð til að greina tilvist ákveðinna baktería og veira, sem hægt er að nota til að greina sýkingar.
Prótein eru einnig notuð í margvíslegum iðnaði. Til dæmis eru þau notuð til að búa til skynjara og stýribúnað fyrir margs konar iðnaðarferla. Þau eru einnig notuð til að búa til efni sem hægt er að nota við smíði flugvéla og annarra farartækja.
Að lokum, prótein eru einstakt piezoelectric efni sem hægt er að nota í ýmsum forritum. Þau eru samsett úr flókinni uppbyggingu amínósýra sem hægt er að afmynda til að mynda rafhleðslu, og þau eru notuð í margvíslegum læknisfræðilegum og iðnaðarlegum notum.
Orkuuppskera með Piezoelectricity
Í þessum kafla mun ég ræða hvernig hægt er að nota piezoelectricity til að uppskera orku. Ég ætla að skoða hinar ýmsu beitingar piezoelectricity, allt frá piezoelectric bleksprautuprentun til klukkurala og örjafnvægis. Ég mun líka kanna sögu piezoelectricity, frá uppgötvun hennar af Pierre Curie til notkunar hennar í seinni heimsstyrjöldinni. Að lokum mun ég ræða núverandi stöðu jarðeldaiðnaðarins og möguleika á frekari vexti.
Piezoelectric Inkjet Prentun
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að mynda rafhleðslu sem svar við beittum vélrænni streitu. Orðið „piezoelectricity“ er dregið af grísku orðunum „piezein“ (að kreista eða ýtt) og „elektron“ (ravgul), forn rafhleðslugjafi. Piezoelectric efni, svo sem kristallar, keramik og líffræðileg efni eins og bein og DNA, eru notuð í margvíslegum notkunum.
Piezoelectricity er notað til að framleiða háspennu rafmagn, sem klukku rafall, í rafeindatækjum og í örjafnvægi. Það er einnig notað til að keyra úthljóðstúta og ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar. Piezoelectric bleksprautuprentun er vinsæl notkun þessarar tækni. Þetta er tegund af prentun sem notar piezoelectric kristalla til að mynda hátíðni titring, sem er notaður til að kasta dropum af bleki á síðu.
Uppgötvunin á piezoelectricity nær aftur til 1880, þegar frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu áhrifin. Síðan þá hafa piezoelectric áhrifin verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota. Piezoelectricity er notað í hversdagslegum hlutum eins og gaseldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjum og pickuppum í rafeindamagnuðum gíturum og kveikjum í nútíma raftrommur.
Piezoelectricity er einnig notað í vísindarannsóknum. Það er grunnurinn að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða atóma. Það er einnig notað í úthljóðs endurspeglun tímaléns, sem senda úthljóðspúlsa inn í efni og mæla endurkastið til að greina ósamfellur og finna galla í steyptum málm- og steinhlutum.
Þróun piezoelectric tækja og efna hefur verið knúin áfram af þörfinni fyrir betri afköst og auðveldari framleiðsluferli. Í Bandaríkjunum hefur þróun kvarskristalla til notkunar í atvinnuskyni verið stór þáttur í vexti piezoelectric iðnaðarins. Aftur á móti hafa japanskir framleiðendur getað deilt upplýsingum fljótt og þróað ný forrit, sem leiðir til örs vaxtar á japanska markaðnum.
Piezoelectricity hefur gjörbylt því hvernig við notum orku, allt frá hversdagslegum hlutum eins og kveikjara til háþróaðra vísindarannsókna. Þetta er fjölhæf tækni sem hefur gert okkur kleift að kanna og þróa ný efni og notkun, og hún mun halda áfram að vera mikilvægur hluti af lífi okkar um ókomin ár.
Framleiðsla á háspennu rafmagni
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna fastra efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Orðið „piezoelectricity“ er dregið af grísku orðunum „piezein“ sem þýðir „kreista“ eða „pressa“ og „ēlektron“ sem þýðir „amber“, forn uppspretta rafhleðslu. Piezoelectricity er línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands í kristalluðum efnum með inversion samhverfu.
The piezoelectric áhrif er afturkræf ferli; efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfug piezoelectric áhrif, innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, fyrirbæri sem kallast öfug piezoelectric áhrif, sem er notað við framleiðslu á ómhljóðsbylgjum.
Píasórafmagnsáhrifin eru notuð í ýmsum forritum, þar á meðal framleiðslu á háspennu rafmagni. Piezoelectric efni eru notuð við framleiðslu og uppgötvun hljóðs, í piezoelectric bleksprautuprentun, í klukkurala, í rafeindatækjum, í örjafnvægi, í drifúthljóðstútum og í ofurfínum fókusljósbúnaði.
Piezoelectricity er einnig notað í daglegu forriti, svo sem að búa til neista til að kveikja í gasi í eldunar- og upphitunartækjum, í blysum, sígarettukveikjum og efnum með hitarauða, sem mynda rafgetu til að bregðast við hitabreytingum. Þessi áhrif voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, með því að byggja á þekkingu frá René Haüy og Antoine César Becquerel, sem töldu samband milli vélrænnar streitu og rafhleðslu, þó tilraunir þeirra reyndust ófullnægjandi.
Sameinuð þekking á hitaorku og skilningur á undirliggjandi kristalsbyggingum gaf tilefni til að spá fyrir um raforku og getu til að spá fyrir um hegðun kristals. Þetta kom fram með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þetta var mjög ýkt í sýnikennslu Curies á beinu piezoelectric áhrifunum.
Bræðurnir Pierre og Jacques Curie héldu áfram að afla megindlegra sönnunar fyrir fullkomnu afturkræfni raf-teygjanlegrar aflögunar í piezoelectric kristöllum. Í áratugi var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, en það var mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra til að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náðu hámarki með útgáfu Woldemar Voigts Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), sem lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og nákvæmlega skilgreindu piezoelectric fastana með tensor greiningu.
Hagnýt beiting piezoelectric tækja hófst með þróun sónar í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans ultrasonic kafbátaskynjara. Skynjarinn samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem voru vandlega límdir á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið. Með því að gefa frá sér hátíðni púls frá breytinum og mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgjunnar sem skoppa af hlut, gátu þeir reiknað út fjarlægð hlutarins. Þeir notuðu piezoelectricity til að gera sónarinn farsælan, og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á piezoelectric tækjum á næstu áratugum.
Nýtt rafrafmagnsefni og ný forrit fyrir þessi efni voru könnuð og þróuð. Piezoelectric tæki fundu heimili á ýmsum sviðum, svo sem keramik phonograph skothylki, sem einfaldaði spilara hönnun og gerði fyrir ódýrari, nákvæmari plötuspilara sem voru ódýrari í viðhaldi og auðveldara að smíða. Þróun ultrasonic transducers gerði kleift að mæla seigju og mýkt vökva og fastra efna auðveldlega, sem leiddi til mikilla framfara í efnisrannsóknum. Ultrasonic tímaléns endurskinsmælar senda úthljóðspúls inn í efni og mæla endurkast og ósamfellu til að finna galla inni í steyptum málm- og steinhlutum, sem bætir byggingaröryggi.
Seinni heimsstyrjöldin sáu óháðir rannsóknarhópar í Bandaríkjunum, Rússlandi og Japan uppgötva nýjan flokk gerviefna sem kallast fer
Klukku rafall
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Þetta fyrirbæri hefur verið notað til að búa til fjölda gagnlegra forrita, þar á meðal klukkurala. Klukkurala eru tæki sem nota piezoelectricity til að búa til rafmerki með nákvæmri tímasetningu.
Klukkugjafar eru notaðir í margs konar forritum, svo sem í tölvum, fjarskiptum og bílakerfum. Þau eru einnig notuð í lækningatæki, eins og gangráða, til að tryggja nákvæma tímasetningu rafboða. Klukkurafallar eru einnig notaðir í iðnaðar sjálfvirkni og vélfærafræði, þar sem nákvæm tímasetning er nauðsynleg.
Stöðugræðuáhrifin eru byggð á línulegu rafvélafræðilegu samspili milli vélrænna og rafmagnsástanda í kristalluðum efnum með öfugsnúningssamhverfu. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity geta einnig myndað vélrænt álag þegar rafsviði er beitt. Þetta er þekkt sem öfug piezoelectric áhrif og er notað til að framleiða ómskoðunarbylgjur.
Klukkuframleiðendur nota þessi andhverfu piezoelectric áhrif til að búa til rafmerki með nákvæmri tímasetningu. Rafmagnsefnið afmyndast af rafsviði sem veldur því að það titrar á ákveðinni tíðni. Þessum titringi er síðan breytt í rafmagnsmerki, sem er notað til að búa til nákvæmt tímamerki.
Klukkugjafar eru notaðir í margs konar notkun, allt frá lækningatækjum til iðnaðar sjálfvirkni. Þau eru áreiðanleg, nákvæm og auðveld í notkun, sem gerir þau að vinsælu vali fyrir mörg forrit. Piezoelectricity er mikilvægur hluti af nútíma tækni, og klukku rafallar eru aðeins eitt af mörgum notum þessa fyrirbæris.
Raftæki
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna fastra efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Þetta fyrirbæri, þekkt sem piezoelectric effect, er notað í ýmsum raftækjum, allt frá pickuppum í rafmagnuðum gíturum til kveikja í nútíma raftrommur.
Piezoelectricity er dregið af grísku orðunum πιέζειν (piezein) sem þýðir „kreista“ eða „pressa“ og ἤλεκτρον (ēlektron) sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu. Piezoelectric efni eru kristallar, keramik og líffræðileg efni eins og bein og DNA prótein, sem sýna piezoelectric áhrif.
Piezoelectric áhrifin eru línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli vélrænna og rafrænna ástanda í kristalluðum efnum með öfugsnúningssamhverfu. Það er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfuga piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, fyrirbæri sem kallast öfug piezoelectric áhrif, sem er notað við framleiðslu á ómhljóðsbylgjum.
Frönsku eðlisfræðingarnir Pierre og Jacques Curie, sem sýndu bein rafskautsáhrifin árið 1880, eru kennd við uppgötvun jarðrafmagns. Sameinuð þekking þeirra á hitarafmagni og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum varð til þess að spáð var um gjóluáhrifin og hæfileikann til að spá Sýnt var fram á kristalhegðun með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts.
Piezoelectricity hefur verið notað í margvíslegum hversdagslegum notum, svo sem að búa til neista til að kveikja í gasi í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og efnum sem mynda rafgetu til að bregðast við hitabreytingum. Þetta var rannsakað af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, með því að byggja á þekkingu frá René Haüy og Antoine César Becquerel, sem töldu samband milli vélrænnar álags og rafhleðslu. Tilraunir reyndust hins vegar ófullnægjandi þar til útsýnið af piezo kristal á Curie compensator safninu í Skotlandi sýndi bein piezoelectric áhrif Curie bræðra.
Piezoelectricity er notað í margvíslegum raftækjum, allt frá pickuppum í rafmagnuðum gíturum til triggera í nútíma raftrommur. Það er einnig notað við framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala, örjafnvægi, drifhljóðstútum og ofurfínum sjónrænum fókusbúnaði. Piezoelectricity er einnig grundvöllur að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda.
Örvog
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna fastra efna til að safna rafhleðslu til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Piezoelectricity er dregið af grísku orðunum πιέζειν (piezein), sem þýðir „kreista“ eða „pressa“, og ἤλεκτρον (ēlektron), sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu.
Piezoelectricity er notað í margvíslegum hversdagslegum tilgangi, svo sem að búa til neista til að kveikja í gasi fyrir eldunar- og upphitunartæki, blysum, sígarettukveikjara og fleira. Það er einnig notað við framleiðslu og uppgötvun hljóðs og í piezoelectric bleksprautuprentun.
Piezoelectricity er einnig notað til að búa til háspennu raforku og er undirstaða klukkurala og rafeindatækja eins og örjafnvægis. Piezoelectricity er einnig notað til að keyra ultrasonic stúta og ofurfínn fókus sjónsamsetningar.
Frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie eiga heiðurinn af uppgötvun jarðgass árið 1880. Curie-bræðurnir sameinuðu þekkingu sína á hitarafmagni og skilningi sínum á undirliggjandi kristalsbyggingum til að skapa hugmyndina um jarðrafmagn. Þeir gátu spáð fyrir um kristalhegðunina og sýndu áhrifin í kristöllum eins og túrmalíni, kvars, tópas, reyrsykri og Rochelle salti.
Stöðugræðuáhrifin voru nýtt til gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs. Þróun sónar í fyrri heimsstyrjöldinni var mikil bylting í notkun piezoelectricity. Í kjölfar seinni heimsstyrjaldarinnar uppgötvuðu óháðir rannsóknarhópar í Bandaríkjunum, Rússlandi og Japan nýjan flokk gerviefna sem kallast járnrafmagn, sem sýndu piezoelectric fasta allt að tíu sinnum hærri en náttúruleg efni.
Þetta leiddi til mikillar rannsókna og þróunar á baríumtítanati og síðar blýsirkonattítanatefnum, sem höfðu sérstaka eiginleika fyrir tiltekin notkun. Merkilegt dæmi um notkun piezoelectric kristalla var þróað á Bell Telephone Laboratories eftir síðari heimsstyrjöldina.
Frederick R. Lack, sem starfaði í verkfræðideild útvarpssíma, þróaði klipptan kristal sem starfaði yfir breitt hitastig. Lack's kristal þurfti ekki þunga fylgihluti fyrri kristalla, sem auðveldaði notkun hans í flugvélum. Þessi þróun gerði flugher bandamanna kleift að taka þátt í samræmdum fjöldaárásum með því að nota flugútvarp.
Þróun piezoelectric tækja og efna í Bandaríkjunum hélt nokkrum fyrirtækjum í viðskiptum og þróun kvarskristalla var nýtt í viðskiptalegum tilgangi. Piezoelectric efni hafa síðan verið notuð í ýmsum forritum, þar á meðal læknisfræðileg myndgreining, ultrasonic hreinsun, og fleira.
Drive Ultrasonic stútur
Piezoelectricity er rafhleðslan sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum eins og kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er svar við beittri vélrænni streitu og er dregið af grísku orðunum 'piezein', sem þýðir 'kreista' eða 'pressa', og 'elektron', sem þýðir 'ravgul', forn uppspretta rafhleðslu.
Piezoelectric áhrifin eru línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli vélrænna og rafrænna ástands kristallaðra efna með öfugsnúningssamhverfu. Þetta er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfuga piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um þetta eru blý zirconate titanate kristallar, sem mynda mælanlegan piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti, þegar ytra rafsvið er beitt, breyta kristallarnir kyrrstöðustærð sinni, sem leiðir til öfugs piezoelectric áhrif, sem er framleiðsla ómhljóðsbylgna.
Franskir eðlisfræðingar Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880 og síðan hefur hún verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs. Piezoelectricity nýtist einnig hversdagslega, svo sem að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og fleira.
Gjóluáhrifin, sem er efnið sem framkallar rafgetu sem svar við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus, Franz Aepinus og um miðja 18. öld með því að draga þekkingu frá René Haüy og Antoine César Becquerel sem settu fram sambandið milli vélræns álags og rafhleðslu. Tilraunir til að sanna þetta voru ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal í Curie Compensator á Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie. Með því að sameina þekkingu þeirra á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum varð tilefni til að spá fyrir um hitastig og gerði þeim kleift að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta var sýnt fram á með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum- og kalíumtartrat-tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity, og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þetta var mjög ýkt af Curies til að spá fyrir um öfug steypuáhrif, sem voru stærðfræðilega dregin út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum Gabriel Lippmann árið 1881.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Í áratugi var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, en var mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie í vinnu þeirra til að kanna og skilgreina kristalsbyggingar sem sýndu piezoelectricity. Þetta náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (Kennslubók um kristalsfræði), sem lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og skilgreindu piezoelectric fastana nákvæmlega með tensor greiningu.
Hagnýt notkun piezoelectric tækja hófst með sónar, sem var þróað í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans úthljóðskafbátaskynjara. Skynjarinn samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem varlega límd var á stálplötur, kallaður vatnsfóni, til að greina endurvarpið eftir að hafa gefið frá sér hátíðni púls. Með því að mæla þann tíma sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgna sem skoppa af hlut gætu þeir reiknað út fjarlægð hlutarins. Þessi notkun á piezoelectricity í sónar heppnaðist vel og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á piezoelectric tækjum í áratugi.
Nýtt rafrafmagnsefni og ný notkunarmöguleikar fyrir þessi efni voru könnuð og þróuð, og rafrafmagnstæki fundu heimili á sviðum eins og keramik hljóðnemahylki, sem einfaldaði hönnun spilarans og gerði fyrir ódýrari, nákvæmari plötuspilara sem voru ódýrari í viðhaldi og auðveldari í byggingu. . Þróun ultrasonic transducers gerði kleift að mæla seigju og mýkt vökva og fastra efna auðveldlega, sem leiddi til mikilla framfara í efnisrannsóknum. Ultrasonic tímaléns endurskinsmælar senda úthljóðspúls í gegnum efni og mæla endurkast og ósamfellu til að finna galla í steyptum málm- og steinhlutum
Ofurfínar sjónrænar fókuseiningar
Piezoelectricity er hæfni ákveðinna efna til að safna rafhleðslu þegar þau verða fyrir vélrænni álagi. Það er línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli rafmagns og vélræns ástands kristallaðra efna með inversion samhverfu. Piezoelectricity er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig andstæða piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði.
Piezoelectricity hefur verið notað í ýmsum forritum, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs og framleiðslu á háspennu rafmagni. Piezoelectricity er einnig notað í bleksprautuprentun, klukkurala, rafeindabúnaði, örjafnvægi, drifhljóðstútum og ofurfínum sjónrænum fókusbúnaði.
Piezoelectricity var uppgötvað árið 1880 af frönsku eðlisfræðingunum Jacques og Pierre Curie. Stöðugræðuáhrifin eru nýtt í gagnlegum forritum, svo sem framleiðslu og uppgötvun hljóðs og framleiðslu á háspennu rafmagni. Piezoelectric bleksprautuprentun er einnig notuð, svo og klukkugjafar, rafeindatæki, örjafnvægi, drifúthljóðstútar og ofurfínn ljósfókusbúnaður.
Piezoelectricity hefur ratað inn í daglega notkun, svo sem að búa til neista til að kveikja í gasi fyrir eldunar- og upphitunartæki, blysum, sígarettukveikjara og pyroelectric effect efni sem mynda rafgetu til að bregðast við hitabreytingum. Þessi áhrif voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, þar sem þeir sóttu þekkingu frá René Haüy og Antoine César Becquerel sem töldu samband milli vélræns álags og rafhleðslu. Tilraunir reyndust ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal í Curie Compensator á Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie. Ásamt þekkingu þeirra á raforku og skilningi þeirra á undirliggjandi kristalbyggingum, gáfu þeir tilefni til spá um raforku og getu til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram í áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts.
Natríum- og kalíumtartrat-tetrahýdrat, og kvars og Rochelle-salt sýndu piezoelectricity, og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar hún var aflöguð, þó að breytingin á lögun væri mjög ýkt. The Curies spáðu fyrir um öfugum steypuáhrifum og hin öfugu áhrif voru stærðfræðilega dregin út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum af Gabriel Lippmann árið 1881. Curies staðfestu strax tilvist öfugu áhrifanna og héldu áfram að fá megindlegar sönnun fyrir því að raf- teygjanlegar aflöganir í piezoelectric kristöllum.
Í áratugi hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði). Þetta lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og nákvæmlega skilgreindu piezoelectric fasta með því að nota tensor greiningu til hagnýtrar notkunar á piezoelectric tæki.
Þróun sónars var árangursríkt verkefni sem skapaði mikla þróun og áhuga á piezoelectric tæki. Áratugum síðar voru ný steypu-rafmagnsefni og ný forrit fyrir þessi efni könnuð og þróuð. Piezoelectric tæki fundu heimili á ýmsum sviðum, svo sem keramik phonograph skothylki, sem einfaldaði spilara hönnun og gerði plötuspilarar ódýrari og auðveldari í viðhaldi og byggingu. Þróun ultrasonic transducers gerði kleift að mæla seigju og mýkt vökva og fastra efna auðveldlega, sem leiddi til gríðarlegra framfara í efnisrannsóknum. Ultrasonic tímaléns endurskinsmælar senda úthljóðspúls inn í efni og mæla endurkast og ósamfellu til að finna galla inni í steyptum málm- og steinhlutum, sem bætir byggingaröryggi.
Upphafið á sviði piezoelectricity hagsmuna var tryggt með arðbærum einkaleyfum á nýjum efnum sem þróuð voru úr kvars kristöllum, sem voru nýtt í atvinnuskyni sem piezoelectric efni. Vísindamenn leituðu að afkastameiri efnum og þrátt fyrir framfarir í efnum og þroska framleiðsluferla stækkaði Bandaríkjamarkaður ekki hratt. Aftur á móti deildu japanskir framleiðendur upplýsingum fljótt og ný forrit til að vaxa í rafskautsiðnaði í Bandaríkjunum urðu fyrir þjáningum öfugt við japanska framleiðendur.
Piezoelectric mótorar
Í þessum kafla mun ég tala um hvernig piezoelectricity er notað í nútíma tækni. Allt frá skönnunarsmásjám sem geta leyst myndir á mælikvarða atóma til pickuppa fyrir rafmagnaða gítara og kveikja fyrir nútíma raftrommur, piezoelectricity er orðinn óaðskiljanlegur hluti margra tækja. Ég mun kanna sögu piezoelectricity og hvernig það hefur verið notað í ýmsum forritum.
Myndar grundvöll skannarannsókna smásjár
Piezoelectricity er rafhleðslan sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er viðbrögð við beittri vélrænni streitu og orðið piezoelectricity kemur frá gríska orðinu πιέζειν (piezein) sem þýðir „kreista“ eða „pressa“ og ἤλεκτρον (ēlektron) sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu.
Piezoelectric mótorar eru tæki sem nota piezoelectric áhrif til að mynda hreyfingu. Þessi áhrif eru línuleg rafvélafræðileg víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands í kristalluðum efnum með inversion samhverfu. Það er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfuga piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um efni sem mynda mælanlega piezoelectricity eru blý zirconate titanate kristallar.
Stöðugræðuáhrifin eru nýtt í gagnlegum forritum, svo sem framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindabúnaði eins og örjafnvægi og drifhljóðstútum fyrir ofurfínn fókusljósasamstæður. Það er einnig grunnur að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda.
Piezoelectricity var uppgötvað árið 1880 af frönsku eðlisfræðingunum Jacques og Pierre Curie. Útsýnið af piezo kristal og Curie compensator má sjá á Hunterian Museum í Skotlandi, sem er sýning á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie.
Með því að sameina þekkingu þeirra á raforku og skilningi þeirra á undirliggjandi kristalsbyggingum varð til spá um hitastig, sem gerði þeim kleift að spá fyrir um kristalhegðunina. Þetta kom fram með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum- og kalíumtartrat-tetrahýdrat, og kvars og Rochelle-salt sýndu piezoelectricity og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflöguð var, þó að þetta hafi verið mjög ýkt af Curies.
Þeir spáðu einnig fyrir um gagnvirku steypuáhrifin, og þetta var reiknað út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum af Gabriel Lippmann árið 1881. Curies staðfestu strax tilvist hins gagnstæða áhrifa og héldu áfram að fá megindlegar sönnunargögn fyrir því að raf-teygjanleiki væri algjörlega afturkræfur. vélrænar aflöganir í piezoelectric kristöllum.
Í áratugi hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náðu hámarki með útgáfu Woldemar Voigts Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), sem lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og skilgreindu nákvæmlega jarðrafstuðina og tensorgreininguna.
Þetta leiddi til hagnýtrar notkunar á piezoelectric tækjum, eins og sónar, sem var þróað í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans úthljóðskafbátaskynjara. Þessi skynjari samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem varlega límdir voru á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið eftir að hafa sent frá sér hátíðni púls frá transducernum. Með því að mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgjunnar sem skoppast af hlut gátu þeir reiknað út fjarlægð hlutarins. Þeir notuðu piezoelectricity til að gera þennan sónar farsælan og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á piezoelectric tæki í áratugi.
Nýtt rafrafmagnsefni og ný notkunarmöguleikar fyrir þessi efni voru könnuð og þróuð, og rafrafmagnstæki fundu heimili á mörgum sviðum, svo sem keramik hljóðnemahylki, sem einfaldaði hönnun spilarans og gerði fyrir ódýrari og nákvæmari plötuspilara sem voru ódýrari í viðhaldi og auðveldari. að byggja. Þróun ultrasonic transducers gerði kleift að mæla seigju og mýkt vökva og fastra efna auðveldlega, sem leiddi til mikilla framfara í efnisrannsóknum. Ultrasonic tímaléns endurskinsmælar senda úthljóðspúls inn í efni og mæla endurkast og ósamfellu til að finna galla inni í steyptum málm- og steinhlutum, sem bætir byggingaröryggi.
Í seinni heimsstyrjöldinni, óháðir rannsóknarhópar í Bandaríkjunum
Leysa myndir á mælikvarða atóma
Piezoelectricity er rafhleðslan sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum eins og kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er svar við beittri vélrænni streitu og er dregið af gríska orðinu 'piezein', sem þýðir að kreista eða pressa. Stöðugræðuáhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélrænna og rafmagnsástands í kristalluðum efnum með öfugsnúningssamhverfu.
Piezoelectricity er afturkræf ferli og efni sem sýna piezoelectric áhrif sýna einnig öfugri piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um þetta eru blý zirconate titanate kristallar, sem mynda mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti breyta kristallar kyrrstöðustærð sinni þegar ytra rafsviði er beitt, sem er þekkt sem öfug piezoelectric áhrif og er notað við framleiðslu á ómhljóðbylgjum.
Frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Stöðu-rafmagnsáhrifin hafa verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindatækjum eins og örjafnvægi og drif ultrasonic stútur. Það er einnig grunnur að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda.
Piezoelectricity er einnig notað í daglegu notkun, svo sem að búa til neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og fleira. Gjóluáhrifin, sem er efni sem myndar rafgetu sem svar við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld. Þeir byggðu á þekkingu René Haüy og Antoine César Becquerel og settu fram samband milli vélrænnar álags og rafhleðslu, en tilraunir þeirra reyndust ófullnægjandi.
Gestir Hunterian Museum í Glasgow geta skoðað piezo kristal Curie compensator, sýnikennslu á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie. Ásamt þekkingu þeirra á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum, gáfu þeir tilefni til að spá fyrir um raforku og getu til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum- og kalíumtartrat-tetrahýdrat, og kvars og Rochelle-salt sýndu piezoelectricity og piezoelectric diskur myndar spennu þegar aflögun, þó að breytingin á lögun sé mjög ýkt. Curies-hjónin gátu spáð fyrir um gagnvirku steypuáhrifin og andstæða áhrifin voru reiknuð út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum eftir Gabriel Lippmann árið 1881.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Í áratugi var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, en það var mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði).
Pickupar rafmagnaðir gítarar
Piezoelectric mótorar eru rafmótorar sem nota piezoelectric áhrifin til að breyta raforku í vélræna orku. Stöðugræðuáhrifin eru hæfni ákveðinna efna til að mynda rafhleðslu þegar þau verða fyrir vélrænni álagi. Piezoelectric mótorar eru notaðir í ýmsum forritum, allt frá því að knýja lítil tæki eins og úr og klukkur til að knýja stærri vélar eins og vélmenni og lækningatæki.
Piezoelectric mótorar eru notaðir í pickuppum rafmagnaðir gítarar. Þessir pickuppar nota piezoelectric áhrifin til að breyta titringi gítarstrengjanna í rafmerki. Þetta merki er síðan magnað og sent í magnara, sem framkallar gítarhljóðið. Piezoelectric pickuppar eru einnig notaðir í nútíma rafeindatrommur, þar sem þeir eru notaðir til að greina titring trommuhausanna og breyta þeim í rafmerki.
Piezoelectric mótorar eru einnig notaðir í skönnun rannsaka smásjár, sem nota piezoelectric áhrif til að færa pínulítinn rannsaka yfir yfirborð. Þetta gerir smásjánni kleift að greina myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectric mótorar eru einnig notaðir í bleksprautuprentara, þar sem þeir eru notaðir til að færa prenthausinn fram og til baka yfir síðuna.
Piezoelectric mótorar eru notaðir í ýmsum öðrum forritum, þar á meðal lækningatækjum, bifreiðaíhlutum og neytenda rafeindatækni. Þeir eru einnig notaðir í iðnaði, svo sem við framleiðslu á nákvæmum hlutum og við samsetningu flókinna íhluta. Píazoelectric áhrifin eru einnig notuð við framleiðslu á ómhljóðsbylgjum, sem eru notaðar í læknisfræðilegum myndgreiningu og við greiningu á göllum í efnum.
Á heildina litið eru piezoelectric mótorar notaðir í fjölmörgum forritum, allt frá því að knýja lítil tæki til að knýja stærri vélar. Þeir eru notaðir í pallbíla rafmagnaða gítara, nútíma rafeindatrommur, skannasmásjár, bleksprautuprentara, lækningatæki, bílaíhluti og rafeindatækni fyrir neytendur. The piezoelectric áhrif eru einnig notuð við framleiðslu á ómskoðunarbylgjum og við uppgötvun á göllum í efnum.
Kveikir á nútíma raftrommur
Piezoelectricity er rafhleðslan sem safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum eins og kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er viðbrögð þessara efna við beittum vélrænni streitu. Orðið piezoelectricity er dregið af gríska orðinu „piezein“ sem þýðir „að kreista eða þrýsta“ og orðinu „elektron“ sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu.
Piezoelectric mótorar eru tæki sem nota piezoelectric áhrif til að mynda hreyfingu. Þessi áhrif stafa af línulegu rafvélafræðilegu samspili milli vélræns og rafmagnsástands kristallaðra efna með snúningssamhverfu. Þetta er afturkræf ferli, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfuga piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Dæmi um þetta eru blý zirconate titanate kristallar, sem mynda mælanlegan piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti, þegar ytra rafsvið er beitt, breyta kristallarnir kyrrstöðustærð sinni og framleiða ómskoðunarbylgjur.
Piezoelectric mótorar eru notaðir í ýmsum hversdagslegum forritum, svo sem:
• Mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum
• Kyndlar, sígarettukveikjarar og efni með hitaeldisáhrifum
• Framleiða rafgetu sem svar við hitabreytingum
• Framleiðsla og skynjun hljóðs
• Piezoelectric bleksprautuprentun
• Framleiðsla háspennurafmagns
• Klukkugenerator og rafeindatæki
• Örjafnvægi
• Drifið úthljóðstúta og ofurfínar sjónrænar samsetningar
• Myndar grunninn að skannasmásjám
• Leysa myndir á mælikvarða atóma
• Pickupar rafmagnaða gítara
• Kveikir á nútíma raftrommur.
Rafeindafræðileg líkan af píezoelectric transducers
Í þessum hluta mun ég kanna rafvélræna líkan af piezoelectric transducers. Ég ætla að skoða sögu uppgötvunar á steypurafmagni, tilraunirnar sem sönnuðu tilvist hennar og þróun rýrnunartækja og efna. Ég mun einnig fjalla um framlag frönsku eðlisfræðinganna Pierre og Jacques Curie, Carl Linnaeus og Franz Aepinus, Rene Hauy og Antoine Cesar Becquerel, Gabriel Lippmann og Woldemar Voigt.
Frönsku eðlisfræðingarnir Pierre og Jacques Curie
Piezoelectricity er rafvélafræðilegt fyrirbæri þar sem rafhleðsla safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum eins og kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Þessi hleðsla er mynduð til að bregðast við beittri vélrænni streitu. Orðið „piezoelectricity“ er dregið af gríska orðinu „piezein“, sem þýðir „að kreista eða þrýsta“, og „elektron“, sem þýðir „amber“, forn uppspretta rafhleðslu.
Stöðugræðuáhrifin stafa af línulegu rafvélrænni samspili milli vélrænna og rafmagnsástanda í efnum með öfugsnúningssamhverfu. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfugri piezoelectric áhrif, þar sem innri myndun vélræns álags er framleidd sem svar við beitt rafsviði. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti, þegar ytra rafsvið er beitt, breyta kristallarnir kyrrstöðustærð sinni og framleiða ómskoðunarbylgjur í því ferli sem kallast andhverfu piezoelectric áhrif.
Árið 1880 uppgötvuðu frönsku eðlisfræðingarnir Pierre og Jacques Curie piezoelectric áhrifin og þau hafa síðan verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindatækni. tæki eins og örjafnvægi og drifinn úthljóðstútar fyrir ofurfín fókusljósasamstæður. Það myndar einnig grunninn að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og triggers fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist einnig hversdagslega, svo sem að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara og fleira. Gjóluáhrifin, þar sem efni myndar rafgetu sem svar við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld og byggðu á þekkingu René Hauy og Antoine César Becquerel, sem töldu tengsl milli vélrænni streitu og rafhleðslu, þó tilraunir þeirra reyndust ófullnægjandi.
Með því að sameina þekkingu sína á raforku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum, gátu Curies-hjónin gefið tilefni til spá um raforku og spáð fyrir um hegðun kristalla. Þetta kom fram í áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity. Stöðugur diskur myndar spennu þegar hann er aflögaður, þó það sé mjög ýkt í sýnikennslu Curies. Þeir gátu líka spáð fyrir um hina öfugu steypuáhrif og dregið þau stærðfræðilega ályktun af grundvallar varmafræðilegum meginreglum eftir Gabriel Lippmann árið 1881.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Á áratugunum sem fylgdu var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Woldemars Voigts 'Lehrbuch der Kristallphysik' (kennslubók kristals eðlisfræði).
Tilraunir reyndust ófullnægjandi
Piezoelectricity er rafvélafræðilegt fyrirbæri þar sem rafhleðsla safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er viðbragðið við beittri vélrænni streitu og orðið „piezoelectricity“ er dregið af grísku orðunum „piezein“, sem þýðir „að kreista eða þrýsta“, og „ēlektron“, sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu.
Piezoelectric áhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélrænna og rafrænna ástands kristallaðra efna með öfugsnúningssamhverfu. Það er afturkræf ferli; efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfug piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, þekktur sem öfug piezoelectric áhrif, sem eru notuð við framleiðslu á ómhljóðsbylgjum.
Franskir eðlisfræðingar Pierre og Jacques Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Hún hefur síðan verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu raforku, klukku rafala og rafeindabúnað eins og örjafnvægi , keyrðu úthljóðstúta og ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar. Það er einnig grunnur að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og kveikjur fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity nýtist hversdagslega til að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjum og fleiru. Gjóluáhrifin, þar sem efni framkallar rafgetu sem svar við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld og byggðu á þekkingu René Hauy og Antoine César Becquerel, sem töldu tengsl milli vélrænnar álags og rafhleðslu. Tilraunir reyndust ófullnægjandi.
Sameinuð þekking á hitaorku og skilningur á undirliggjandi kristalsbyggingum gaf tilefni til að spá fyrir um hita og getu til að spá fyrir um hegðun kristalla. Þetta kom fram í áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þetta var mjög ýkt í sýnikennslu Curies á beinu piezoelectric áhrifunum.
Bræðurnir Pierre og Jacques Curie spáðu fyrir um gagnvirku steypuáhrifin og andstæða áhrifin voru stærðfræðilega dregin út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum af Gabriel Lippmann árið 1881. Curies-hjónin staðfestu strax tilvist hins gagnstæða áhrifa og héldu áfram að afla megindlegra sönnunar fyrir fullkominni afturkræf raf-teygju-mekanískrar aflögunar í piezoelectric kristöllum.
Í áratugi var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, en það var mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði). Þetta lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og skilgreindu piezoelectric fastana nákvæmlega með því að nota tensor greiningu. Þetta var fyrsta hagnýta notkun piezoelectric transducers, og sónar var þróað í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans úthljóðskafbátaskynjara.
Carl Linnaeus og Franz Aepinus
Piezoelectricity er rafvélrænt fyrirbæri þar sem rafhleðsla safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum eins og kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Þessi hleðsla er mynduð til að bregðast við beittum vélrænni streitu. Orðið piezoelectricity kemur frá grísku orðunum πιέζειν (piezein) sem þýðir „að kreista eða þrýst á“ og ἤλεκτρον (ēlektron) sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu.
Stöðugræðuáhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands kristallaðra efna með snúningssamhverfu. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfugri piezoelectric áhrif, sem er innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blýsirkónat títanatkristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, sem er þekkt sem öfug piezoelectric áhrif og er notað við framleiðslu á ómhljóðsbylgjum.
Árið 1880 uppgötvuðu frönsku eðlisfræðingarnir Jacques og Pierre Curie piezoelectric áhrifin og þau hafa síðan verið nýtt til margra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu háspennu rafmagns, klukkurala, rafeindatæki, örjafnvægi. , drif ultrasonic stútur, og ofurfínn fókus sjónsamsetningar. Það myndar einnig grunninn að skanna rannsaka smásjár, sem eru notaðar til að leysa myndir á mælikvarða frumeinda. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og triggers fyrir nútíma raftrommur.
Piezoelectricity er einnig að finna í daglegri notkun, svo sem að mynda neista til að kveikja í gasi í eldunar- og upphitunartækjum, blysum, sígarettukveikjara, og pyroelectric áhrif, sem er þegar efni myndar rafmagnsgetu sem svar við hitabreytingum. Þessi áhrif voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, og byggðu á þekkingu frá René Hauy og Antoine César Becquerel, sem töldu samband milli vélrænnar streitu og rafhleðslu, þó tilraunir þeirra reyndust ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal í Curie compensator á Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie. Með því að sameina þekkingu þeirra á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalsbyggingum varð til spá um hitastig og getu til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars úr Rochelle salti sýndu piezoelectricity og piezoelectric diskur myndar spennu þegar það er aflöguð, þó það sé mjög ýkt í sýnikennslu Curies.
Spáin um gagnvirku steypuáhrifin og stærðfræðilega frádrátt þeirra frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum var gerð af Gabriel Lippmann árið 1881. Curies staðfestu strax tilvist hins gagnstæða áhrifa og héldu áfram að fá megindlegar sannanir fyrir því að raf-teygjanleiki væri algjörlega afturkræfur. vélrænar aflöganir í piezoelectric kristöllum. Í áratugi hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki við uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie, sem notuðu það til að kanna og skilgreina kristalsbyggingar sem sýndu piezoelectricity. Þetta náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (Kennslubók um kristalsfræði), sem lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezo-electricity og skilgreindu piezoelectric fastana nákvæmlega með tensor greiningu.
Þessi hagnýta beiting piezoelectric transducers leiddi til þróunar sónar í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans ultrasonic kafbátaskynjara. Skynjarinn samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem varlega límdir voru á stálplötur og vatnsfóni til að greina bergmálið sem skilaði sér eftir að hafa sent frá sér hátíðni púls frá transducernum. Með því að mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgna sem skoppast af hlut gátu þeir reiknað út fjarlægð hlutarins. Þeir notuðu piezoelectricity til að gera þennan sónar farsælan og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á piezoelectric tæki
Rene Hauy og Antoine Cesar Becquerel
Piezoelectricity er rafvélafræðilegt fyrirbæri sem á sér stað þegar ákveðin fast efni, svo sem kristallar, keramik og líffræðileg efni eins og bein og DNA, safna rafhleðslu sem svar við beittum vélrænni streitu. Piezoelectricity er dregið af gríska orðinu 'piezein', sem þýðir 'að kreista eða pressa', og 'elektron', sem þýðir 'rav', forn uppspretta rafhleðslu.
Píazoelectric áhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands í kristalluðum efnum með snúningssamhverfu. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectric áhrifin sýna einnig öfugri piezoelectric áhrif, eða innri myndun vélræns álags sem stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, sem leiðir til öfugra piezoelectric áhrifa og framleiðslu ómhljóðsbylgna.
Frönsku eðlisfræðingarnir Pierre og Jacques Curie uppgötvuðu piezoelectric áhrifin árið 1880. Þessi áhrif hafa verið nýtt til margvíslegra nytsamlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindabúnaði. eins og örjafnvægi, akstursúthljóðstútar og ofurfínar sjónrænar fókussamsetningar. Það er einnig grunnur að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða atóma. Piezoelectricity er einnig notað í pickuppum fyrir rafmagnaða gítara og kveikjur fyrir nútíma raftrommur.
Rafmagnsáhrifin voru fyrst rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, með því að nýta þekkingu frá Rene Hauy og Antoine Cesar Becquerel, sem töldu samband milli vélræns álags og rafhleðslu. Hins vegar reyndust tilraunir ófullnægjandi. Ásamt þekkingu á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalbyggingum, gaf þetta tilefni til að spá fyrir um hitastig og getu til að spá fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram í áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. Natríum kalíum tartrat tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þessi áhrif voru mjög ýkt í sýnikennslu Curies-hjónanna í Skotlandssafni, sem sýndi bein steypuáhrif.
Bræðurnir Pierre og Jacques Curie héldu áfram að afla megindlegra sönnunar fyrir fullkomnu afturkræfni raf-teygjanlegrar aflögunar í piezoelectric kristöllum. Í áratugi hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu, þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Þetta verk kannaði og skilgreindi kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity, sem náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði).
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist andstæða áhrifa og héldu áfram að álykta stærðfræðilega um grundvallar varmafræðilegar meginreglur hins gagnstæða áhrifa. Þetta gerði Gabriel Lippmann árið 1881. Piezorafmagn var síðan notað til að þróa sónar í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans ultrasonic kafbátaskynjara. Þessi skynjari samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem voru vandlega límdir á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið. Með því að gefa frá sér hátíðni púls frá transducernum og mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgjunnar sem skoppa af hlut, gætu þeir reiknað út fjarlægðina að hlutnum.
Notkun piezoelectric kristalla var þróað frekar af Bell Telephone Laboratories eftir síðari heimsstyrjöldina. Frederick R. Lack, sem starfaði í verkfræðideild útvarpssíma, þróaði klipptan kristal sem gæti starfað yfir breitt hitastig. Lack's kristal þurfti ekki þunga fylgihluti fyrri kristalla, sem auðveldaði notkun hans í flugvélum. Þessi þróun gerði flugher bandamanna kleift að taka þátt í samræmdum fjöldaárásum með því að nota flugútvarp. Þróun piezoelectric tækja og efna í Bandaríkjunum hélt fyrirtækjum í þróun stríðstíma upphafs á þessu sviði, og hagsmunir í að tryggja arðbær einkaleyfi á nýjum efnum þróuðust. Kvarskristallar voru nýttir í atvinnuskyni sem piezoelectric efni og vísindamenn leituðu að afkastameiri efnum. Þrátt fyrir framfarir í efni og þroska framleiðsluferla, Bandaríkin
Gabríel Lippmann
Piezoelectricity er rafvélafræðilegt fyrirbæri þar sem rafhleðsla safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Það er afleiðing af víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands í efnum með inversion samhverfu. Piezoelectricity var fyrst uppgötvað af frönsku eðlisfræðingunum Pierre og Jacques Curie árið 1880.
Piezoelectricity hefur verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun og framleiðslu á háspennu rafmagni. Piezoelectricity er dregið af grísku orðunum πιέζειν (piezein) sem þýðir „að kreista eða þrýst á“ og ἤλεκτρον (ēlektron) sem þýðir „ravgul“, forn uppspretta rafhleðslu.
Stöðugræðuáhrifin eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfug piezoelectric áhrif, þar sem innri myndun vélræns álags stafar af beitingu rafsviðs. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, ferli sem kallast andhverfu piezoelectric áhrif. Þetta ferli er hægt að nota til að framleiða ómskoðunarbylgjur.
Rafskautsáhrifin hafa verið rannsökuð síðan um miðja 18. öld, þegar Carl Linnaeus og Franz Aepinus, sem byggðu á þekkingu René Hauy og Antoine César Becquerel, töldu samband milli vélræns álags og rafhleðslu. Hins vegar reyndust tilraunir ófullnægjandi. Það var ekki fyrr en samanlögð þekking á hitaorku og skilningur á undirliggjandi kristalsbyggingum gaf tilefni til spá um raforku sem vísindamenn gátu spáð fyrir um kristalhegðun. Þetta kom fram með áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts.
Gabriel Lippmann, árið 1881, dró stærðfræðilega ályktun um grundvallar hitaaflfræðilegar meginreglur hins gagnstæða rjúpuáhrifa. Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf.
Í áratugi hélst piezoelectricity forvitni á rannsóknarstofu þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre og Marie Curie. Vinna þeirra við að kanna og skilgreina kristalsbyggingarnar sem sýndu piezoelectricity náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (kennslubók kristals eðlisfræði). Þetta lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og skilgreindu piezoelectric fasta nákvæmlega með tensor greiningu.
Hagnýt notkun piezoelectric tækja hófst með þróun sónar í fyrri heimsstyrjöldinni. Paul Langevin og félagar hans þróuðu úthljóðskafbátaskynjara. Þessi skynjari samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem voru vandlega límdir á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið. Með því að gefa frá sér hátíðni púls frá umbreytinum og mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgna sem skoppa af hlut, gátu þeir reiknað út fjarlægðina til hlutarins. Þessi notkun á piezoelectricity fyrir sónar heppnaðist vel og verkefnið skapaði ákafan áhuga á piezoelectric tæki. Í gegnum áratugina voru ný rafrafmagnsefni og ný forrit fyrir þessi efni könnuð og þróuð. Piezoelectric tæki fundu heimili á ýmsum sviðum, allt frá keramik phonograph skothylki sem einfaldaði spilara hönnun og gera ódýra, nákvæma plötuspilara ódýrari í viðhaldi og auðveldari í byggingu, til þróunar úthljóðs transducers sem leyfðu auðvelda mælingu á seigju og mýkt vökva. og föst efni, sem hefur í för með sér miklar framfarir í efnisrannsóknum. Ultrasonic tímaléns endurskinsmælir senda úthljóðspúls inn í efni og mæla endurspeglun og ósamfellu til að finna galla inni í steyptum málm- og steinhlutum, sem bætir byggingaröryggi.
Í kjölfar seinni heimsstyrjaldarinnar uppgötvuðu óháðir rannsóknarhópar í Bandaríkjunum, Rússlandi og Japan nýjan flokk gerviefna sem kallast járnrafmagn sem sýndi piezoelectric fasta allt að tíu sinnum hærri en náttúruleg efni. Þetta leiddi til mikillar rannsókna til að þróa baríumtítanat, og síðar blýsirkonattítanat, efni með sérstaka eiginleika fyrir sérstakar notkunarþættir. Mikilvægt dæmi um notkun piezoelectric kristalla var þróað
Woldemar Voigt
Piezoelectricity er rafvélafræðilegt fyrirbæri þar sem rafhleðsla safnast fyrir í ákveðnum föstu efnum, svo sem kristöllum, keramik og líffræðilegum efnum eins og beinum og DNA. Þessi hleðsla er mynduð til að bregðast við beittri vélrænni streitu. Orðið piezoelectricity er dregið af gríska orðinu „piezein“ sem þýðir „að kreista eða þrýst á“ og „elektron“ sem þýðir „ravgul“, forn rafhleðslugjafi.
Stöðugræðuáhrifin stafa af línulegri rafvélrænni víxlverkun milli vélræns og rafmagnsástands kristallaðra efna með snúningssamhverfu. Þessi áhrif eru afturkræf, sem þýðir að efni sem sýna piezoelectricity sýna einnig öfug piezoelectric áhrif, þar sem innri myndun vélræns álags stafar af beitt rafsviði. Til dæmis mynda blý zirconate titanate kristallar mælanlega piezoelectricity þegar kyrrstöðubygging þeirra er aflöguð frá upprunalegu víddinni. Aftur á móti geta kristallar breytt kyrrstöðuvídd sinni þegar ytra rafsviði er beitt, fyrirbæri sem kallast öfug piezoelectric áhrif, sem er notað við framleiðslu á ómhljóðsbylgjum.
Frönsku eðlisfræðingarnir Pierre og Jacques Curie uppgötvuðu piezoelectricity árið 1880. Stöðugræðið hefur síðan verið nýtt til margvíslegra gagnlegra nota, þar á meðal framleiðslu og uppgötvun hljóðs, piezoelectric bleksprautuprentun, framleiðslu á háspennu rafmagni, klukkurala og rafeindabúnaði. eins og örjafnvægi og akstursúthljóðstútar fyrir ofurfínn fókus á sjónsamsetningum. Það er einnig grunnur að skanna rannsaka smásjár, sem geta leyst myndir á mælikvarða frumeinda. Að auki nota pickuppar í rafmagnuðum gíturum og kveikjar í nútíma raftrommur piezoelectric áhrifin.
Piezoelectricity nýtist einnig hversdagslega við að mynda neista til að kveikja gas í eldunar- og upphitunartækjum, í blysum, sígarettukveikjum og fleira. Gjóluáhrifin, þar sem efni myndar rafgetu sem svar við hitabreytingum, voru rannsökuð af Carl Linnaeus og Franz Aepinus um miðja 18. öld, þar sem þeir byggðu á þekkingu frá Rene Hauy og Antoine Cesar Becquerel, sem settu fram samband milli vélrænna streita og rafhleðslu. Tilraunir til að sanna þetta samband reyndust ófullnægjandi.
Útsýnið af piezo kristal í Curie compensator á Hunterian Museum í Skotlandi er sýning á beinum piezoelectric áhrifum bræðranna Pierre og Jacques Curie. Með því að sameina þekkingu sína á hitaorku og skilningi á undirliggjandi kristalsbyggingu varð tilefni til að spá um hitastig, sem gerði þeim kleift að spá fyrir um kristalhegðun sem þeir sýndu í áhrifum kristalla eins og túrmalíns, kvars, tópas, reyrsykurs og Rochelle salts. . Natríum- og kalíumtartrat-tetrahýdrat og kvars sýndu einnig piezoelectricity, og piezoelectric diskur var notaður til að mynda spennu þegar aflögun. Þessi breyting á lögun var mjög ýkt í sýnikennslu Curies, og þeir héldu áfram að spá fyrir um hina öfugu piezoelectric áhrif. Hin gagnstæða áhrif voru reiknuð út frá grundvallar varmafræðilegum meginreglum eftir Gabriel Lippmann árið 1881.
Curies-hjónin staðfestu strax tilvist öfugs áhrifa og héldu áfram að fá magnsönnun fyrir því að raf-teygju-mekanísk aflögun í piezoelectric kristöllum væri algjörlega afturkræf. Á áratugunum sem fylgdu var piezoelectricity áfram forvitni á rannsóknarstofu, þar til það varð mikilvægt tæki í uppgötvun pólóníums og radíums af Pierre Marie Curie, sem notaði það til að kanna og skilgreina kristalsbyggingar sem sýndu piezoelectricity. Þetta náði hámarki með útgáfu Lehrbuch der Kristallphysik eftir Woldemar Voigt (Kennslubók um kristalsfræði), sem lýsti náttúrulegum kristalflokkum sem eru færir um piezoelectricity og skilgreindu piezoelectric fastana með því að nota tensor greiningu.
Þetta leiddi til hagnýtrar notkunar á piezoelectric tækjum, eins og sónar, sem var þróað í fyrri heimsstyrjöldinni. Í Frakklandi þróuðu Paul Langevin og félagar hans úthljóðskafbátaskynjara. Þessi skynjari samanstóð af transducer úr þunnum kvarskristöllum sem varlega límdir voru á stálplötur og vatnsfóni til að greina endurvarpið eftir að hafa sent frá sér hátíðni púls frá transducernum. Með því að mæla tímann sem það tekur að heyra bergmál hljóðbylgjunnar sem skoppa af hlut gætu þeir reiknað út fjarlægðina til hlutarins. Þeir notuðu piezoelectricity til að gera þennan sónar farsælan og verkefnið skapaði mikla þróun og áhuga á.
Mikilvæg samskipti
- Piezoelectric actuators: Piezoelectric actuators eru tæki sem breyta raforku í vélræna hreyfingu. Þau eru almennt notuð í vélfærafræði, lækningatækjum og öðrum forritum þar sem þörf er á nákvæmri hreyfistýringu.
- Piezoelectric skynjarar: Piezoelectric skynjarar eru notaðir til að mæla líkamlegar breytur eins og þrýsting, hröðun og titring. Þau eru oft notuð í iðnaði og læknisfræði, svo og í rafeindatækni.
- Piezoelectricity í náttúrunni: Piezoelectricity er náttúrulegt fyrirbæri í ákveðnum efnum og finnst í mörgum lifandi lífverum. Það er notað af sumum lífverum til að skynja umhverfi sitt og til að hafa samskipti við aðrar lífverur.
Niðurstaða
Piezoelectricity er ótrúlegt fyrirbæri sem hefur verið notað í ýmsum forritum, allt frá sónar til hljóðritahylkja. Það hefur verið rannsakað síðan um miðjan 1800 og hefur verið notað af miklum árangri í þróun nútíma tækni. Þessi bloggfærsla hefur kannað sögu og notkun piezoelectricity og hefur lagt áherslu á mikilvægi þessa fyrirbæris í þróun nútímatækni. Fyrir þá sem hafa áhuga á að læra meira um piezoelectricity er þessi færsla frábær upphafspunktur.
Ég er Joost Nusselder, stofnandi Neaera og efnismarkaður, pabbi og elska að prófa nýjan búnað með gítar í hjarta ástríðu minnar, og ásamt teyminu mínu hef ég verið að búa til ítarlegar blogggreinar síðan 2020 til að aðstoða dygga lesendur með upptökur og gítarráð.
