압전성은 특정 재료가 기계적 응력을 받을 때 또는 그 반대의 경우 전기를 생성하는 기능입니다. 이 단어는 압력과 전기를 의미하는 그리스어 piezo에서 유래했습니다. 1880년에 처음 발견되었지만 그 개념은 오랫동안 알려져 왔습니다.
압전의 가장 잘 알려진 예는 석영이지만 다른 많은 재료도 이 현상을 나타냅니다. 압전의 가장 일반적인 용도는 초음파 생산입니다.
이 기사에서는 압전이 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 그리고 이 놀라운 현상의 많은 실제 응용에 대해 논의할 것입니다.
압전이란 무엇입니까?
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 생성하는 특정 재료의 능력입니다. 반전 대칭을 갖는 결정질 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기 기계 상호 작용입니다. 압전 재료는 고전압 전기, 클록 생성기, 전자 장치, 마이크로 저울, 초음파 노즐 구동 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리를 생성하는 데 사용할 수 있습니다.
압전 재료에는 결정, 특정 세라믹, 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질 및 단백질이 포함됩니다. 압전 재료에 힘이 가해지면 전하가 발생합니다. 그런 다음 이 전하를 사용하여 장치에 전원을 공급하거나 전압을 생성할 수 있습니다.
압전 재료는 다음과 같은 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
• 소리 생성 및 감지
• 압전 잉크젯 인쇄
• 고압 전기 생성
• 클록 생성기
• 전자 기기
• 미량 저울
• 초음파 노즐 구동
• 초미세 포커싱 광학 어셈블리
• 픽업 전자 증폭 기타용
• 최신 전자 드럼용 트리거
• 가스 점화를 위한 스파크 발생
• 조리 및 난방 장치
• 횃불과 담배 라이터.
압전의 역사는 무엇입니까?
압전기는 1880년 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 발견되었습니다. 적용된 기계적 응력에 대한 반응으로 결정, 세라믹 및 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 'piezoelectricity'라는 단어는 '압착하다' 또는 '누르다'를 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'elektron'에서 파생되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이는 가역 공정으로, 압전성을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다.
Curies의 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해가 결합되어 초전기 예측과 결정 거동 예측 능력이 생겼습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 사탕수수 및 로셸 소금과 같은 결정체의 효과에서 입증되었습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심으로 남아 있었습니다.
압전은 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기의 생성, 시계 생성기 및 전자 장치, 마이크로 저울, 초음파 노즐 구동, 광학 어셈블리의 초미세 포커싱, 원자 규모의 이미지를 분석하기 위한 스캐닝 프로브 현미경의 기초.
압전은 또한 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 및 온도 변화에 반응하여 재료가 전위를 생성하는 초전기 효과에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 용도를 찾습니다.
제XNUMX차 세계 대전 중 수중 음파 탐지기의 개발은 Bell Telephone Laboratories에서 개발한 압전 크리스탈을 사용하는 것을 보았습니다. 이를 통해 연합군 공군은 항공 무선을 사용하여 조직적인 대규모 공격에 참여할 수 있었습니다. 미국에서 압전 장치 및 재료의 개발은 관심 분야에서 전시 시작의 개발에 회사를 유지하여 새로운 재료에 대한 수익성 있는 특허를 확보했습니다.
일본은 미국 압전 산업의 새로운 응용과 성장을 보고 빠르게 자체 개발했습니다. 그들은 신속하게 정보를 공유하고 티탄산바륨을 개발했으며 나중에는 특정 응용 분야를 위한 특정 속성을 지닌 티탄산지르콘산납 재료를 개발했습니다.
압전은 1880년 발견된 이후 먼 길을 왔으며 현재 다양한 일상 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 또한 재료를 통해 초음파 펄스를 보내 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾아 구조적 안전성을 향상시키는 초음파 시간 영역 반사계와 같은 재료 연구를 발전시키는 데 사용되었습니다.
압전이 작동하는 방식
이 섹션에서는 압전이 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다. 저는 고체의 전하 축적, 선형 전기기계적 상호 작용, 그리고 이 현상을 구성하는 가역 과정을 살펴볼 것입니다. 또한 압전의 역사와 그 응용에 대해서도 논의할 것입니다.
고체의 전하 축적
압전기는 결정, 세라믹, 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 반응이며 그 이름은 그리스어 "piezein"(압착 또는 누르기) 및 "ēlektron"(호박색)에서 유래되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이는 가역 과정입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 역 압전 효과도 나타내며, 기계적 변형의 내부 생성은 인가된 전기장으로 인해 발생합니다. 측정 가능한 압전성을 생성하는 재료의 예로는 납 지르코네이트 티타네이트 결정이 있습니다.
프랑스의 물리학자 Pierre와 Jacques Curie는 1880년에 압전을 발견했습니다. 이후 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 마이크로 저울과 같은 전자 장치를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 광학 어셈블리의 초미세 포커싱을 위한 초음파 노즐을 구동합니다. 그것은 또한 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있는 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터, 재료가 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 초전기 효과에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 데 일상적으로 사용됩니다. 이것은 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정한 René Haüy와 Antoine César Becquerel의 지식을 바탕으로 연구되었습니다. 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie 보정기의 압전 결정의 모습은 직접적인 압전 효과를 보여줍니다. Pierre와 Jacques Curie 형제는 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기를 예측했습니다. 그들은 결정 거동을 예측할 수 있었고 전기석, 석영, 토파즈, 사탕수수, 로셸 소금과 같은 결정에서 그 효과를 입증했습니다. 주석산 칼륨 나트륨 XNUMX수화물과 석영도 압전성을 나타냈다. 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하며, Curies의 시연에서는 모양의 변화가 크게 과장됩니다.
그들은 역 압전 효과를 예측할 수 있었고 역 효과는 1881년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)에 의해 수학적으로 추론되었습니다. 압전 결정의 기계적 변형.
수십 년 동안 압전은 실험실의 호기심으로 남아 있었지만 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구였습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(수정 물리학 교과서)의 출판에서 절정에 이르렀습니다. 이 저서는 압전성이 가능한 천연 결정 클래스를 설명하고 텐서 분석을 통해 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다. 이것이 압전소자의 실용화였으며, 음파 탐지기는 제XNUMX차 세계대전 중에 개발되었습니다. 프랑스에서는 Paul Langevin과 그의 동료들이 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다.
탐지기는 다음으로 구성되었습니다. 변환기 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 수정 결정과 반사된 에코를 감지하는 수중청음기로 만들어졌습니다. 고음을 발산하여 주파수 트랜스듀서의 펄스를 측정하고 물체에서 반사되는 음파의 에코를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 그들은 압전을 사용하여 소나를 성공시켰고 이 프로젝트는 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다. 수십 년 동안 새로운 압전 재료와 재료에 대한 새로운 응용 분야가 탐색 및 개발되었으며 압전 장치는 다양한 분야에서 가정을 찾았습니다. 세라믹 축음기 카트리지는 플레이어 설계를 단순화하고 유지 관리 비용이 저렴하고 구축하기 쉬운 저렴하고 정확한 레코드 플레이어용으로 제작되었습니다.
초음파 트랜스듀서의 개발로 유체 및 고체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있게 되어 재료 연구에서 엄청난 발전을 이루었습니다.
선형 전기 기계 상호 작용
압전성은 특정 재료가 기계적 응력을 받을 때 전하를 생성하는 능력입니다. 이 단어는 "압착하다"를 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 파생되었습니다.
압전기는 1880년 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 발견되었습니다. 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용을 기반으로 합니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 역 압전 효과도 나타내어 인가된 전기장으로 인해 기계적 변형의 내부 생성이 발생합니다. 정적 구조에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성하는 재료의 예로는 납 지르코네이트 티타네이트 결정이 있습니다. 반대로 결정은 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있으며, 이는 역 압전 효과로 알려져 있으며 초음파 생성에 사용됩니다.
압전은 다음과 같은 다양한 유용한 응용 분야에 활용되었습니다.
• 소리 생성 및 감지
• 압전 잉크젯 인쇄
• 고압 전기 생성
• 클록 생성기
• 전자 기기
• 미량 저울
• 초음파 노즐 구동
• 초미세 포커싱 광학 어셈블리
• 원자 규모의 이미지를 분해하기 위한 주사탐침현미경의 기초를 이룬다.
• 전자 증폭 기타의 픽업
• 최신 전자 드럼의 트리거
• 조리 및 난방 장치에서 가스를 발화시키는 스파크 발생
• 횃불 및 담배 라이터
압전은 또한 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 물질인 초전 효과(pyroelectric effect)에서 일상적으로 사용됩니다. 이것은 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정한 René Haüy와 Antoine César Becquerel의 지식을 바탕으로 연구되었습니다. 그러나 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie 보상기에서 압전 수정을 보는 것은 직접적인 압전 효과를 보여주는 것입니다. Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(수정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달하는 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의한 것은 Pierre와 Jacques Curie 형제의 작업이었습니다. 이것은 압전이 가능한 천연 결정의 종류를 설명하고 텐서 분석을 통해 압전 상수를 엄격하게 정의하여 압전 소자의 실제 응용으로 이어졌습니다.
Sonar는 프랑스의 Paul Langevin과 그의 동료들이 초음파 잠수함 탐지기를 개발한 제XNUMX차 세계 대전 중에 개발되었습니다. 이 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 석영 결정으로 만들어진 변환기와 변환기에서 고주파 펄스를 방출한 후 반환된 에코를 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 물체에서 반사되는 음파의 메아리를 듣는 데 걸리는 시간을 측정해 압전성을 이용해 물체까지의 거리를 계산할 수 있었다. 이 프로젝트의 성공으로 수십 년 동안 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심이 생겨났고, 새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 분야가 탐색 및 개발되었습니다. 압전 장치는 플레이어 디자인을 단순화하고 더 저렴하고 더 정확한 레코드 플레이어를 만들고 더 저렴하고 제작 및 유지 관리하기 쉬운 세라믹 축음기 카트리지와 같은 많은 분야에서 가정을 찾았습니다.
초음파 트랜스듀서의 개발로 유체 및 고체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있게 되어 재료 연구에서 엄청난 발전을 이루었습니다. 초음파 시간 영역 반사계는 초음파 펄스를 재료에 보내고 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾아 구조 안전성을 향상시킵니다. 제XNUMX차 세계대전 이후 미국, 러시아, 일본의 독립적인 연구 그룹은 강유전체라고 하는 새로운 종류의 합성 재료를 발견했는데, 이는 천연 재료보다 몇 배 더 높은 압전 상수를 나타냈습니다. 이로 인해 티탄산바륨, 나중에는 티탄산지르콘산납을 개발하기 위한 집중적인 연구로 이어졌습니다.
압전 크리스탈 사용의 중요한 예는 제XNUMX차 세계대전 이후 Bell Telephone Laboratories에서 개발되었습니다. 무선 전화 엔지니어링 부서에서 근무하는 Frederick R. Lack은
가역 프로세스
압전은 결정, 세라믹, 뼈, DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 이러한 재료의 반응입니다. 'piezoelectricity'라는 단어는 '압착하다' 또는 '누르다'를 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'ēlektron'에서 유래되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이는 가역 공정으로, 압전성을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 측정 가능한 압전성을 생성하는 재료의 예로는 납 지르코네이트 티타네이트 결정이 있습니다. 이 결정의 정적 구조가 변형되면 원래의 치수로 돌아가고, 반대로 외부 전기장이 가해지면 정적 치수가 바뀌어 초음파를 생성합니다.
프랑스의 물리학자 Jacques와 Pierre Curie는 1880년에 압전을 발견했습니다. 이후 압전은 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 전자 장치, 마이크로 저울, 초음파 노즐 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리를 구동합니다. 또한 원자 규모에서 이미지를 분해할 수 있는 주사 탐침 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 용도도 찾습니다. 재료가 온도 변화에 따라 전위를 발생시키는 초전 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus, Franz Aepinus, René Haüy가 호박에 대한 지식을 바탕으로 연구했습니다. 앙투안 세자르 베크렐(Antoine César Becquerel)은 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정했지만 실험 결과 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
Glasgow에 있는 Hunterian Museum을 방문하면 Pierre와 Jacques Curie 형제가 직접 압전 효과를 시연하는 Piezo Crystal Curie Compensator를 볼 수 있습니다. 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기의 예측과 결정 거동을 예측할 수 있는 능력을 얻었습니다. 이것은 전기석, 석영, 토파즈, 사탕수수, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 증명되었습니다. 나트륨 및 칼륨 타르타르산 1881수화물과 석영도 압전성을 나타내었고 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하는 데 사용되었습니다. 이 형태의 변화는 역 압전 효과를 예측하기 위해 Curies에 의해 크게 과장되었습니다. 역효과는 XNUMX년 Gabriel Lippmann이 기본 열역학 원리에서 수학적으로 추론했습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전은 실험실의 호기심으로 남아 있었지만 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구였습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달했습니다. 이것은 압전이 가능한 천연 결정 종류를 설명하고 텐서 분석을 사용하여 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
음파 탐지기와 같은 압전 장치의 실용적인 응용은 제XNUMX차 세계 대전 중에 개발되었습니다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다. 이 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 수정으로 만들어진 변환기와 반사된 반향을 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 변환기에서 고주파 펄스를 방출하고 물체에서 반사되는 음파의 에코를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체의 거리를 계산할 수 있었습니다. 그들은 이 소나를 성공시키기 위해 압전기를 사용했습니다. 이 프로젝트는 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰으며 수십 년 동안 새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 분야를 탐색하고 개발했습니다. 압전 장치
압전의 원인은 무엇입니까?
이 섹션에서는 압전의 기원과 이 현상을 나타내는 다양한 재료를 탐구할 것입니다. 고대 전하의 근원인 그리스어 'piezein'과 초전기 효과에 대해 살펴보겠습니다. 또한 Pierre와 Jacques Curie의 발견과 20세기 압전 장치의 개발에 대해서도 논의할 것입니다.
그리스어 피에제인
압전기는 결정, 세라믹, 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 전하가 축적되는 것입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 이러한 재료의 반응으로 인해 발생합니다. 압전성(piezoelectricity)이라는 단어는 "압착하거나 누르다"를 의미하는 그리스어 "piezein"과 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 "ēlektron"에서 유래되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이것은 가역 과정입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 예를 들어, 납 지르코네이트 티타네이트 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로 결정체는 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있는데, 이는 역 압전 효과로 알려져 있으며 초음파를 생성합니다.
프랑스의 물리학자 Jacques와 Pierre Curie는 1880년에 압전성을 발견했습니다. 압전 효과는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 마이크로 저울과 같은 전자 장치를 비롯한 많은 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. , 초음파 노즐 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리를 구동합니다. 그것은 또한 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있는 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 용도를 찾습니다. 온도 변화에 반응하여 전위가 발생하는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, René Haüy와 Antoine César Becquerel은 사이의 관계를 가정했습니다. 기계적 응력 및 전하. 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드의 박물관에서 방문자는 Pierre와 Jacques Curie 형제가 직접 압전 효과를 시연하는 피에조 크리스털 퀴리 보상기를 볼 수 있습니다. 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기의 예측과 결정 거동을 예측할 수 있는 능력을 얻었습니다. 이것은 전기석, 석영, 토파즈, 지팡이 설탕 및 Rochelle 소금과 같은 결정체의 효과에 의해 입증되었습니다. Rochelle 소금의 주석산 칼륨 나트륨 XNUMX 수화물과 석영은 압전성을 나타내며 압전 디스크는 변형시 전압을 생성합니다. 이러한 모양의 변화는 Curies의 시연에서 크게 과장되었습니다.
Curies는 계속해서 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심이었습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달했습니다. 이것은 압전이 가능한 천연 결정의 종류를 설명하고 텐서 분석을 통해 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
이러한 압전의 실용적인 응용은 제XNUMX차 세계대전 동안 소나 개발로 이어졌습니다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다. 검출기는 고주파 펄스를 방출한 후 되돌아오는 에코를 검출하기 위해 수중 청음기라고 하는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 석영 결정으로 만들어진 변환기로 구성되었습니다. 트랜스듀서는 물체에 부딪혀 반사되는 음파의 반향을 듣는 데 걸리는 시간을 측정해 물체까지의 거리를 계산했다. 수중 음파 탐지기에서 압전을 사용하는 것은 성공적이었으며 이 프로젝트는 수십 년 동안 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 프로그램이 탐색 및 개발되었으며 압전 장치는 세라믹 축음기 카트리지와 같은 많은 분야에서 홈을 찾았습니다. 이는 플레이어 설계를 단순화하고 유지 관리가 더 저렴하고 더 쉽고 더 저렴하고 더 정확한 레코드 플레이어를 만들었습니다. 짓다. 개발
전하의 고대 근원
압전기는 결정, 세라믹, 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 재료의 반응으로 인해 발생합니다. 피에조일렉트릭티(piezoelectricity)라는 단어는 '압착하다'를 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'elektron'에서 유래되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이것은 가역 과정입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로 외부 전기장이 가해지면 결정은 역 압전 효과로 정적 치수를 변경하여 초음파를 생성합니다.
압전 효과는 1880년 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 발견되었습니다. 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 마이크로 저울과 같은 전자 장치, 광학 어셈블리의 초미세 초점 조정을 위한 초음파 노즐 구동 등 다양한 유용한 응용 분야에 활용됩니다. 또한 원자 규모로 이미지를 분해하는 데 사용되는 주사 탐침 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 일상적인 용도를 찾습니다. 온도 변화에 반응하여 전위가 생성되는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, Rene Haüy와 Antoine César Becquerel은 스트레스와 전하. 그러나 그들의 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드의 헌터리안 박물관(Hunterian Museum)에 있는 피에조 크리스털과 퀴리 보상기의 모습은 직접적인 압전 효과를 보여줍니다. Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(수정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달하는 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의한 것은 Pierre와 Jacques Curie 형제의 작업이었습니다. 이것은 압전이 가능한 천연 결정의 종류를 설명하고 텐서 분석을 통해 압전 상수를 엄격하게 정의하여 압전 소자의 실제 응용을 가능하게 합니다.
소나는 제XNUMX차 세계 대전 중에 프랑스의 Paul Langevin과 초음파 잠수함 탐지기를 개발한 그의 동료들에 의해 개발되었습니다. 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 수정으로 만들어진 변환기와 반사된 반향을 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 변환기에서 고주파 펄스를 방출하고 물체에서 반사되는 음파의 에코를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 그들은 이 소나를 성공시키기 위해 압전기를 사용했습니다. 이 프로젝트는 수십 년 동안 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
초전기
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력입니다. 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용입니다. "piezoelectricity"라는 단어는 "압착하다"를 의미하는 그리스어 "piezein"과 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 그리스어 "ēlektron"에서 파생되었습니다.
압전 효과는 1880년 프랑스의 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 발견되었습니다. 압전 효과를 나타내는 재료가 역압전 효과도 나타내는 가역 과정입니다. 즉, 인가된 전기장으로 인해 내부에서 기계적 변형이 발생합니다. 측정 가능한 압전성을 생성하는 재료의 예로는 납 지르코네이트 티타네이트 결정이 있습니다. 정적 구조가 변형되면 원래 치수로 돌아갑니다. 반대로 외부 전기장이 가해지면 역 압전 효과가 발생하여 초음파가 발생합니다.
압전 효과는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 마이크로 저울, 구동 초음파 노즐, 초미세 초점 광학 조립체와 같은 전자 장치를 비롯한 많은 유용한 응용 분야에 활용됩니다. 또한 원자 규모로 이미지를 분해하는 데 사용되는 주사 탐침 현미경의 기초이기도 합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 용도를 찾습니다. 온도 변화에 반응하여 전위가 생성되는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, Rene Haüy와 Antoine César Becquerel은 관계를 가정했습니다. 기계적 응력과 전하 사이. 그러나 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드 퀴리 보상기 박물관(Curie Compensator Museum)에 있는 압전 크리스탈의 모습은 직접적인 압전 효과를 보여줍니다. Pierre와 Jacques Curie 형제는 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기에 대한 이해를 높이고 결정 거동을 예측했습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 사탕수수 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과에서 입증되었습니다. 주석산 칼륨 나트륨 1881수화물과 석영은 압전성을 나타내는 것으로 나타났으며 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하는 데 사용되었습니다. 이것은 역 압전 효과를 예측하기 위해 Curies에 의해 크게 과장되었습니다. 역효과는 XNUMX년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)이 기본 열역학 원리에 의해 수학적으로 추론했습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 그 후 수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심으로 남아 있었습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달했습니다.
소나 개발은 성공적이었고, 이 프로젝트는 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다. 그 후 수십 년 동안 새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 분야가 탐색되고 개발되었습니다. 압전 장치는 플레이어 설계를 단순화하고 유지 관리 비용이 저렴하고 구축하기 쉬운 더 저렴하고 정확한 레코드 플레이어를 만드는 세라믹 축음기 카트리지와 같은 많은 분야에서 가정을 찾았습니다. 초음파 트랜스듀서의 개발로 유체 및 고체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있어 재료 연구에서 엄청난 발전을 이루었습니다. 초음파 시간 영역 반사계는 초음파 펄스를 재료에 보내고 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾아 구조 안전성을 향상시킵니다.
제XNUMX차 세계대전 이후 미국, 러시아, 일본의 독립적인 연구 그룹은 강유전체라고 하는 새로운 종류의 합성 재료를 발견했습니다.
압전 재료
이 섹션에서는 적용되는 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력인 압전 효과를 나타내는 재료에 대해 논의할 것입니다. 저는 수정, 세라믹, 생물학적 물질, 뼈, DNA, 단백질, 그리고 그것들이 모두 압전 효과에 어떻게 반응하는지 살펴볼 것입니다.
결정
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력입니다. 압전기라는 단어는 '압착' 또는 '압박'을 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 파생됩니다. 압전 재료에는 결정, 세라믹, 생물학적 물질, 뼈, DNA 및 단백질이 포함됩니다.
압전성은 반전 대칭을 갖는 결정질 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용입니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인한 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 측정 가능한 압전성을 생성하는 재료의 예로는 티탄산지르콘산납 결정이 있으며, 이는 원래 치수로 변형될 수 있거나 반대로 외부 전기장이 가해지면 정적 치수가 변경될 수 있습니다. 이것은 역 압전 효과로 알려져 있으며 초음파를 생성하는 데 사용됩니다.
프랑스의 물리학자 Jacques와 Pierre Curie는 1880년에 압전을 발견했습니다. 압전 효과는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기의 생성, 시계 생성기 및 전자 장치를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 마이크로 저울, 초음파 노즐 구동 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리. 또한 원자 규모로 이미지를 분해하는 데 사용되는 주사 탐침 현미경의 기초를 형성합니다. 압전 픽업은 전자 증폭 기타와 최신 전자 드럼의 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치뿐만 아니라 토치 및 담배 라이터에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 일상적인 용도를 찾습니다. 온도 변화에 반응하여 전위가 발생하는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, Rene Haüy와 Antoine César Becquerel의 지식을 바탕으로 스트레스와 전하. 이 이론을 증명하기 위한 실험은 결정적이지 않았습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie 보상기의 압전 결정의 모습은 직접적인 압전 효과를 보여줍니다. 피에르 퀴리와 자크 퀴리 형제는 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기를 예측했습니다. 그들은 결정 거동을 예측할 수 있었고 전기석, 석영, 토파즈, 사탕수수, 로셸 소금과 같은 결정에서 그 효과를 입증했습니다. 주석산 칼륨 나트륨 XNUMX수화물과 석영도 압전성을 보였다. 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성합니다. 모양의 변화는 Curies의 시연에서 크게 과장되었습니다.
그들은 또한 역 압전 효과를 예측하고 그 배후에 있는 기본적인 열역학 원리를 수학적으로 추론할 수 있었습니다. 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)은 1881년에 이 작업을 수행했습니다. 퀴리 부부는 즉시 역효과의 존재를 확인했고 계속해서 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다.
수십 년 동안 압전은 실험실의 호기심으로 남아 있었지만 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구였습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 이르렀습니다. 이 저서는 압전성이 가능한 천연 결정 부류를 설명하고 텐서 분석을 사용하여 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
수중 음파 탐지기에서 압전 장치의 실제 적용은 제XNUMX차 세계 대전 중에 개발되었습니다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다. 이 감지기는 고주파 펄스를 방출한 후 되돌아오는 에코를 감지하기 위해 수중청음기라고 하는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 석영 결정으로 만들어진 변환기로 구성되었습니다. 물체에서 반사되는 음파의 메아리를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 수중 음파 탐지기에서 압전을 사용하는 것은 성공적이었으며 이 프로젝트는 수십 년 동안 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
세라믹
압전 재료는 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 고체입니다. 압전기는 '압착' 또는 '압박'을 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 파생됩니다. 압전 재료는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄 및 고전압 전기 생성을 포함하여 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
압전 재료는 결정, 세라믹, 생물학적 물질, 뼈, DNA 및 단백질에서 발견됩니다. 세라믹은 일상적인 응용 분야에서 사용되는 가장 일반적인 압전 재료입니다. 세라믹은 고온으로 가열되어 고체를 형성하는 티탄산지르콘산납(PZT)과 같은 금속 산화물의 조합으로 만들어집니다. 세라믹은 내구성이 뛰어나고 극한의 온도와 압력을 견딜 수 있습니다.
압전 세라믹은 다음과 같이 다양한 용도로 사용됩니다.
• 토치 및 담배 라이터와 같은 요리 및 난방 장치용 가스를 발화시키기 위해 스파크를 생성합니다.
• 의료 영상용 초음파 생성.
• 클록 생성기 및 전자 장치용 고전압 전기 생성.
• 정밀 계량에 사용하기 위한 마이크로 저울 생성.
• 광학 어셈블리의 초미세 포커싱을 위한 초음파 노즐 구동.
• 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있는 주사 탐침 현미경의 기반을 형성합니다.
• 전자 증폭 기타용 픽업 및 최신 전자 드럼용 트리거.
압전 세라믹은 가전 제품에서 의료 영상에 이르기까지 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 내구성이 뛰어나고 극한의 온도와 압력을 견딜 수 있어 다양한 산업 분야에서 사용하기에 이상적입니다.
생물학적 물질
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력입니다. 그것은 '짜내거나 누르다'를 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'ēlektron'에서 파생되었습니다.
뼈, DNA 및 단백질과 같은 생물학적 물질은 압전성을 나타내는 물질 중 하나입니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 이러한 재료의 예로는 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성하는 납 지르코네이트 티타네이트 결정이 있습니다. 반대로 외부 전기장이 가해지면 결정의 정적 치수가 바뀌어 역 압전 효과를 통해 초음파를 생성합니다.
압전의 발견은 1880년 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 이루어졌습니다. 이후 다음과 같은 다양한 유용한 응용 분야에 활용되었습니다.
• 소리 생성 및 감지
• 압전 잉크젯 인쇄
• 고압 전기 생성
• 클록 생성기
• 전자 기기
• 미량 저울
• 초음파 노즐 구동
• 초미세 포커싱 광학 어셈블리
• 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다.
• 원자 규모로 이미지를 분해합니다.
• 전자 증폭 기타의 픽업
• 최신 전자 드럼의 트리거
압전은 가스 조리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등과 같은 일상 용품에도 사용됩니다. 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었습니다. René Haüy와 Antoine César Becquerel의 지식을 바탕으로 그들은 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정했지만 그들의 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie Compensator에 있는 압전 결정의 모습은 직접적인 압전 효과를 보여줍니다. Pierre와 Jacques Curie 형제는 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기를 예측하고 결정 거동을 예측했습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 지팡이 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 입증되었습니다. 나트륨 및 칼륨 타르타르산 1881수화물과 석영도 압전성을 나타내었고 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하는 데 사용되었습니다. 이 효과는 역 압전 효과를 예측하기 위해 Curies에 의해 크게 과장되었습니다. 역효과는 XNUMX년 Gabriel Lippmann이 기본 열역학 원리에서 수학적으로 추론했습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심이었습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 'Lehrbuch der Kristallphysik'(결정 물리학 교과서)의 출판으로 절정에 달했습니다.
뼈
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력입니다. 뼈는 이러한 현상을 나타내는 물질 중 하나입니다.
뼈는 단백질과 콜라겐, 칼슘, 인 등의 미네랄로 구성된 생물학적 물질의 일종입니다. 그것은 모든 생물학적 물질 중에서 가장 압전성이 강하며 기계적 응력을 받을 때 전압을 생성할 수 있습니다.
뼈의 압전 효과는 독특한 구조의 결과입니다. 그것은 미네랄 매트릭스에 내장된 콜라겐 섬유 네트워크로 구성됩니다. 뼈에 기계적 스트레스가 가해지면 콜라겐 섬유가 움직여 미네랄이 분극화되어 전하를 생성합니다.
뼈의 압전 효과는 여러 가지 실제 응용 분야가 있습니다. 뼈 골절 및 기타 이상을 감지하기 위해 초음파 및 X- 레이 이미징과 같은 의료 이미징에 사용됩니다. 압전 효과를 이용해 음파를 전기 신호로 변환해 내이로 직접 전달하는 골전도 보청기에도 사용된다.
뼈의 압전 효과는 인공 관절 및 인공 팔다리와 같은 정형외과용 임플란트에도 사용됩니다. 임플란트는 압전 효과를 사용하여 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환한 다음 장치에 전원을 공급하는 데 사용합니다.
또한 뼈의 압전 효과는 새로운 치료법 개발에 사용하기 위해 연구되고 있습니다. 예를 들어, 연구원들은 뼈 성장을 자극하고 손상된 조직을 복구하기 위해 압전의 사용을 조사하고 있습니다.
전반적으로 뼈의 압전 효과는 다양한 실제 응용 분야에서 매력적인 현상입니다. 그것은 다양한 의료 및 기술 응용 분야에서 사용되고 있으며 새로운 치료법 개발에 사용하기 위해 탐색되고 있습니다.
DNA
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력입니다. DNA는 이러한 효과를 나타내는 물질 중 하나입니다. DNA는 모든 살아있는 유기체에서 발견되는 생물학적 분자이며 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C) 및 티민(T)의 네 가지 뉴클레오티드 염기로 구성됩니다.
DNA는 기계적 스트레스를 받을 때 전하를 생성하는 데 사용할 수 있는 복잡한 분자입니다. 이것은 DNA 분자가 수소 결합에 의해 함께 유지되는 두 가닥의 뉴클레오티드로 구성되어 있다는 사실 때문입니다. 이러한 결합이 끊어지면 전하가 생성됩니다.
DNA의 압전 효과는 다음과 같은 다양한 응용 분야에서 사용되었습니다.
• 의료용 임플란트용 전기 생성
• 셀의 기계적 힘 감지 및 측정
• 나노스케일 센서 개발
• DNA 시퀀싱을 위한 바이오센서 제작
• 이미징을 위한 초음파 생성
DNA의 압전 효과는 나노 와이어 및 나노 튜브와 같은 신소재 개발에 잠재적으로 사용되기 위해 탐구되고 있습니다. 이러한 재료는 에너지 저장 및 감지를 포함한 다양한 응용 분야에 사용될 수 있습니다.
DNA의 압전 효과는 광범위하게 연구되었으며 기계적 응력에 매우 민감한 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 새로운 재료와 기술을 개발하려는 연구원과 엔지니어에게 유용한 도구입니다.
결론적으로 DNA는 가해지는 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 능력인 압전 효과를 나타내는 물질이다. 이 효과는 의료용 임플란트, 나노 스케일 센서 및 DNA 시퀀싱을 포함한 다양한 응용 분야에서 사용되었습니다. 나노와이어, 나노튜브 등 신소재 개발에도 활용 가능성을 모색하고 있다.
단백질
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력입니다. 단백질, 결정, 세라믹과 같은 압전 재료와 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질이 이러한 효과를 나타냅니다. 특히 단백질은 변형되어 전하를 발생시킬 수 있는 복잡한 아미노산 구조로 구성되어 있어 독특한 압전 물질이다.
단백질은 압전 물질 중 가장 풍부한 형태이며 다양한 형태로 발견된다. 이들은 효소, 호르몬 및 항체의 형태뿐만 아니라 콜라겐 및 케라틴과 같은 구조 단백질의 형태로도 발견될 수 있습니다. 단백질은 또한 근육 수축과 이완을 담당하는 근육 단백질의 형태로 발견됩니다.
단백질의 압전 효과는 단백질이 복잡한 아미노산 구조로 구성되어 있기 때문입니다. 이 아미노산이 변형되면 전하를 생성합니다. 이 전하는 센서 및 액추에이터와 같은 다양한 장치에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.
단백질은 또한 다양한 의료 응용 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 그들은 질병을 진단하는 데 사용할 수 있는 신체의 특정 단백질의 존재를 감지하는 데 사용됩니다. 또한 감염을 진단하는 데 사용할 수 있는 특정 박테리아 및 바이러스의 존재를 감지하는 데 사용됩니다.
단백질은 또한 다양한 산업 응용 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 다양한 산업 공정을 위한 센서 및 액추에이터를 만드는 데 사용됩니다. 또한 항공기 및 기타 운송 수단의 구성에 사용할 수 있는 재료를 만드는 데 사용됩니다.
결론적으로 단백질은 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있는 독특한 압전 재료입니다. 그들은 변형되어 전하를 생성할 수 있는 복잡한 아미노산 구조로 구성되어 있으며 다양한 의료 및 산업 응용 분야에 사용됩니다.
압전을 이용한 에너지 하베스팅
이 섹션에서는 압전이 에너지 수확에 어떻게 사용될 수 있는지에 대해 논의할 것입니다. 압전 잉크젯 프린팅에서 클록 생성기 및 마이크로 저울에 이르기까지 압전의 다양한 응용 분야를 살펴볼 것입니다. 또한 피에르 퀴리의 발견부터 제XNUMX차 세계 대전에서의 사용에 이르기까지 압전의 역사를 탐구할 것입니다. 마지막으로 압전 산업의 현황과 향후 성장 가능성에 대해 말씀드리겠습니다.
압전 잉크젯 인쇄
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 생성하는 특정 재료의 능력입니다. 'piezoelectricity'라는 단어는 그리스어 'piezein'(압착하거나 누르다)과 고대 전하의 원천인 'elektron'(호박색)에서 파생되었습니다. 결정, 세라믹과 같은 압전 재료와 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질은 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
압전은 클록 생성기, 전자 장치 및 마이크로 저울에서 고전압 전기를 생성하는 데 사용됩니다. 또한 초음파 노즐 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리를 구동하는 데 사용됩니다. 압전 잉크젯 인쇄는 이 기술의 대중적인 응용 분야입니다. 이것은 압전 크리스탈을 사용하여 고주파 진동을 발생시키는 인쇄 유형으로, 잉크 방울을 페이지에 분사하는 데 사용됩니다.
압전의 발견은 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie가 그 효과를 발견한 1880년으로 거슬러 올라갑니다. 그 이후로 압전 효과는 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 압전은 가스 조리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터, 전자 증폭 기타의 픽업 및 현대 전자 드럼의 방아쇠와 같은 일상 용품에 사용됩니다.
압전은 과학 연구에도 사용됩니다. 이것은 원자 규모로 이미지를 분해하는 데 사용되는 주사 탐침 현미경의 기초입니다. 또한 초음파 펄스를 재료에 보내고 반사를 측정하여 불연속성을 감지하고 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾는 초음파 시간 영역 반사계에도 사용됩니다.
압전 장치 및 재료의 개발은 더 나은 성능과 더 쉬운 제조 공정에 대한 필요성에 의해 추진되었습니다. 미국에서는 상업용 석영 결정체의 개발이 압전 산업의 성장에 중요한 요인이 되어 왔습니다. 이에 반해 일본 제조사들은 빠르게 정보를 공유하고 새로운 애플리케이션을 개발해 일본 시장에서 빠른 성장을 이뤘다.
피에조 전기는 라이터와 같은 일상용품에서 첨단 과학 연구에 이르기까지 우리가 에너지를 사용하는 방식에 혁명을 일으켰습니다. 그것은 우리가 새로운 재료와 응용 프로그램을 탐색하고 개발할 수 있게 해 준 다재다능한 기술이며 앞으로도 계속해서 우리 삶의 중요한 부분이 될 것입니다.
초고압 발전
압전성은 특정 고체 물질이 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 능력입니다. 'piezoelectricity'라는 단어는 '압착하다' 또는 '누르다'를 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'ēlektron'에서 파생되었습니다. 압전성은 반전 대칭을 갖는 결정질 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용입니다.
압전 효과는 가역 과정입니다. 압전성을 나타내는 재료는 역 압전 효과, 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성도 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로, 결정체는 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있으며, 이는 초음파 생성에 사용되는 역 압전 효과로 알려진 현상입니다.
압전 효과는 고전압 전기 생성을 포함하여 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 압전 재료는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 시계 생성기, 전자 장치, 마이크로 저울, 드라이브 초음파 노즐 및 초미세 초점 광학 어셈블리에 사용됩니다.
압전은 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 토치, 담배 라이터 및 초전 효과 재료에서 요리 및 난방 장치에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 응용 분야에서도 사용됩니다. 이 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, René Haüy와 Antoine César Becquerel은 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정했지만 그들의 실험은 결정적이지 않았습니다.
초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해가 결합되어 초전기 예측과 결정 거동 예측 능력이 생겼습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 지팡이 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 입증되었습니다. 주석산칼륨나트륨 XNUMX수화물과 석영도 압전성을 나타내었으며 압전 디스크를 이용하여 변형시 전압을 발생시켰다. 이것은 직접 압전 효과에 대한 Curies의 시연에서 크게 과장되었습니다.
Pierre와 Jacques Curie 형제는 계속해서 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전은 실험실의 호기심으로 남아 있었지만 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구였습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 이르렀습니다. 이 저서는 압전성이 가능한 천연 결정 부류를 설명하고 텐서 분석을 사용하여 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
압전소자의 실용화는 제XNUMX차 세계대전 중 수중음파탐지기의 개발과 함께 시작되었다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했다. 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 수정으로 만든 변환기와 반사된 반향을 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 변환기에서 고주파 펄스를 방출하고 물체에서 반사되는 음파의 에코를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체의 거리를 계산할 수 있었습니다. 그들은 소나를 성공시키기 위해 압전을 사용했고, 이 프로젝트는 이후 수십 년 동안 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 분야를 탐색하고 개발했습니다. 압전 장치는 플레이어 디자인을 단순화하고 유지 관리 비용이 저렴하고 제작하기 쉬운 더 저렴하고 정확한 레코드 플레이어를 만드는 세라믹 축음기 카트리지와 같은 다양한 분야에서 가정을 찾았습니다. 초음파 트랜스듀서의 개발로 유체 및 고체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있게 되어 재료 연구에서 엄청난 발전을 이루었습니다. 초음파 시간 영역 반사계는 초음파 펄스를 재료에 보내고 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾아 구조 안전성을 향상시킵니다.
제XNUMX차 세계 대전 중에 미국, 러시아, 일본의 독립적인 연구 그룹이 철(fer)이라는 새로운 종류의 합성 물질을 발견했습니다.
클록 생성기
압전성은 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 특정 재료의 능력입니다. 이 현상은 클록 생성기를 포함하여 많은 유용한 응용 프로그램을 만드는 데 사용되었습니다. 클록 생성기는 정확한 타이밍으로 전기 신호를 생성하기 위해 압전을 사용하는 장치입니다.
클록 생성기는 컴퓨터, 통신 및 자동차 시스템과 같은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 또한 전기 신호의 정확한 타이밍을 보장하기 위해 심박 조율기와 같은 의료 기기에 사용됩니다. 클록 생성기는 정확한 타이밍이 필수적인 산업 자동화 및 로봇 공학에도 사용됩니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용을 기반으로 합니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 전기장이 적용될 때 기계적 변형을 생성할 수도 있습니다. 이것은 역 압전 효과로 알려져 있으며 초음파를 생성하는 데 사용됩니다.
클록 생성기는 이 역 압전 효과를 사용하여 정확한 타이밍으로 전기 신호를 생성합니다. 압전 재료는 전기장에 의해 변형되어 특정 주파수에서 진동하게 됩니다. 이 진동은 정확한 타이밍 신호를 생성하는 데 사용되는 전기 신호로 변환됩니다.
클록 생성기는 의료 기기에서 산업 자동화에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 사용됩니다. 신뢰할 수 있고 정확하며 사용하기 쉬워 많은 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 압전기는 현대 기술의 중요한 부분이며 클록 생성기는 이 현상의 많은 응용 분야 중 하나일 뿐입니다.
전자 장치
압전성은 특정 고체 물질이 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 능력입니다. 압전 효과로 알려진 이 현상은 전자 증폭 기타의 픽업에서 현대 전자 드럼의 트리거에 이르기까지 다양한 전자 장치에 사용됩니다.
압전기는 "압착하다" 또는 "압박하다"를 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 파생됩니다. 압전재료는 압전효과를 나타내는 결정체, 세라믹, 뼈, DNA 단백질 등의 생물학적 물질이다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용입니다. 이는 가역 과정입니다. 즉, 압전 효과를 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로, 결정체는 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있으며, 이는 초음파 생성에 사용되는 역 압전 효과로 알려진 현상입니다.
압전의 발견은 1880년에 직접적인 압전 효과를 입증한 프랑스 물리학자 Pierre와 Jacques Curie의 공으로 인정됩니다. 초전성에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전 효과를 예측하고 예측할 수 있는 능력을 얻었습니다. 토르말린, 석영, 토파즈, 사탕수수, 로셸염 등의 결정체의 영향으로 결정 거동이 입증되었습니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 및 온도 변화에 따라 전위를 생성하는 초전 효과 재료에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 다양한 일상 응용 분야에서 사용되었습니다. 이것은 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정한 René Haüy와 Antoine César Becquerel의 지식을 바탕으로 연구되었습니다. 그러나 스코틀랜드의 퀴리 보상기 박물관에 있는 피에조 수정의 관점에서 퀴리 형제에 의한 직접적인 압전 효과가 입증될 때까지 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
압전기는 전자 증폭 기타의 픽업에서 현대 전자 드럼의 트리거에 이르기까지 다양한 전자 장치에 사용됩니다. 또한 소리의 생산 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 마이크로 저울, 초음파 노즐 구동 및 초미세 초점 광학 어셈블리에도 사용됩니다. 압전성은 또한 원자 규모에서 이미지를 분해하는 데 사용되는 스캐닝 프로브 현미경의 기초입니다.
마이크로 밸런스
압전성은 특정 고체 물질이 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적하는 능력입니다. 압전성은 "압착하다" 또는 "누르다"를 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 파생됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등을 위해 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 다양한 일상 응용 분야에서 사용됩니다. 또한 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄에도 사용됩니다.
압전기는 또한 고전압 전기를 생성하는 데 사용되며 클럭 생성기 및 마이크로 저울과 같은 전자 장치의 기초입니다. 압전기는 초음파 노즐과 초미세 포커싱 광학 어셈블리를 구동하는 데에도 사용됩니다.
압전의 발견은 1880년 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 이루어졌습니다. Curie 형제는 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 압전의 개념을 제시했습니다. 그들은 결정 거동을 예측할 수 있었고 전기석, 석영, 토파즈, 사탕수수, 로셸 소금과 같은 결정에서 그 효과를 입증했습니다.
압전 효과는 소리의 생성 및 감지를 포함한 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 제XNUMX차 세계 대전 중 수중 음파 탐지기의 개발은 압전 사용의 주요 돌파구였습니다. 제XNUMX차 세계대전 이후 미국, 러시아, 일본의 독립 연구 그룹은 강유전체라고 하는 새로운 종류의 합성 재료를 발견했는데, 이 재료는 천연 재료보다 최대 XNUMX배 더 높은 압전 상수를 나타냈습니다.
이로 인해 티탄산바륨 및 나중에 특정 응용 분야에 대한 특정 특성을 가진 티탄산지르콘산납 재료에 대한 집중적인 연구 및 개발이 이루어졌습니다. 제XNUMX차 세계대전 이후 벨 전화 연구소에서 압전 크리스탈 사용의 중요한 예가 개발되었습니다.
무선 전화 엔지니어링 부서에서 근무하는 Frederick R. Lack은 광범위한 온도에서 작동하는 컷 크리스털을 개발했습니다. Lack의 수정은 이전 수정의 무거운 액세서리가 필요하지 않아 항공기에서 사용하기 쉽습니다. 이러한 발전으로 연합군 공군은 항공 무선을 사용하여 조직적인 대규모 공격에 참여할 수 있게 되었습니다.
미국의 압전소자 및 재료의 발달로 여러 기업이 사업을 이어갔고, 수정의 발달은 상업적으로 활용되었다. 이후 압전 재료는 의료 영상, 초음파 세척 등을 포함한 다양한 응용 분야에 사용되었습니다.
드라이브 초음파 노즐
압전기는 결정, 세라믹, 뼈나 DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 반응이며 '압착' 또는 '압박'을 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'elektron'에서 파생됩니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호작용입니다. 이는 가역 공정으로, 압전 효과를 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 이에 대한 예는 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성하는 납 지르코네이트 티타네이트 결정입니다. 반대로 외부 전기장이 가해지면 결정의 정적 치수가 변경되어 초음파를 생성하는 역 압전 효과가 발생합니다.
프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie는 1880년에 압전성을 발견했으며 이후 소리의 생성 및 감지를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 용도도 찾습니다.
온도 변화에 반응하여 전위를 발생시키는 물질인 초전기 효과는 Carl Linnaeus, Franz Aepinus에 의해 연구되었고, 18세기 중반에는 기계적 응력과 전하. 이를 증명하기 위한 실험은 결정적이지 않았습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie Compensator의 압전 수정의 모습은 Pierre와 Jacques Curie 형제가 직접 압전 효과를 증명한 것입니다. 초전기에 대한 지식을 결합하고 기본 결정 구조를 이해함으로써 초전기를 예측할 수 있었고 결정 거동을 예측할 수 있었습니다. 이것은 전기석, 석영, 토파즈, 사탕수수, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 증명되었습니다. 나트륨 및 칼륨 타르타르산 1881수화물과 석영도 압전성을 나타내었고 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하는 데 사용되었습니다. 이것은 XNUMX년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)이 기본 열역학 원리로부터 수학적으로 추론한 역 압전 효과를 예측하기 위해 퀴리 부부에 의해 크게 과장되었습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전성은 실험실의 호기심으로 남아 있었지만, 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하려는 Pierre와 Marie Curie의 작업에서 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구였습니다. 이것은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(크리스털 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 이르렀는데, 이 책은 압전이 가능한 천연 크리스탈 클래스를 설명하고 텐서 분석을 통해 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
압전소자의 실용화는 제XNUMX차 세계대전 중에 개발된 음파탐지기에서 시작되었다. 프랑스에서는 Paul Langevin과 그의 동료들이 초음파 잠수함 탐지기를 개발했다. 검출기는 고주파 펄스를 방출한 후 되돌아오는 에코를 검출하기 위해 수중 청음기라고 하는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 석영 결정으로 만들어진 변환기로 구성되었습니다. 물체에서 반사되는 음파의 메아리를 듣는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 수중 음파 탐지기에서 압전을 사용하는 것은 성공적이었으며 이 프로젝트는 수십 년 동안 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 프로그램이 탐색 및 개발되었으며 압전 장치는 세라믹 축음기 카트리지와 같은 분야에서 집을 찾았습니다. 이는 플레이어 설계를 단순화하고 유지 관리가 저렴하고 제작하기 쉬운 더 저렴하고 정확한 레코드 플레이어를 만들었습니다. . 초음파 트랜스듀서의 개발로 유체 및 고체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있게 되어 재료 연구에서 엄청난 발전을 이루었습니다. 초음파 시간 영역 반사계는 재료를 통해 초음파 펄스를 보내고 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾습니다.
초미세 포커싱 광학 어셈블리
압전성은 특정 재료가 기계적 응력을 받을 때 전하를 축적하는 능력입니다. 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 전기적 상태와 기계적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호작용입니다. 압전은 가역 과정입니다. 즉, 압전을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다.
압전은 소리의 생성 및 감지, 고전압 전기의 생성을 포함하여 다양한 응용 분야에서 사용되었습니다. 압전은 잉크젯 인쇄, 시계 생성기, 전자 장치, 마이크로 천칭, 구동 초음파 노즐 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리에도 사용됩니다.
압전기는 1880년 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 발견되었습니다. 압전 효과는 소리의 생성 및 감지, 고전압 전기 생성과 같은 유용한 응용 분야에서 활용됩니다. 압전 잉크젯 인쇄는 클록 생성기, 전자 장치, 마이크로 저울, 초음파 노즐 구동 및 초미세 포커싱 광학 조립체와 마찬가지로 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 및 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 초전 효과 재료용 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 용도로 사용되었습니다. 이 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정한 René Haüy와 Antoine César Becquerel의 지식을 활용했습니다. 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie Compensator의 압전 수정의 모습은 Pierre와 Jacques Curie 형제가 직접 압전 효과를 증명한 것입니다. 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해와 결합하여 초전기 예측 및 결정 거동 예측 능력을 제공했습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 사탕수수 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과에서 입증되었습니다.
주석산 나트륨 및 칼륨 1881수화물, 석영 및 로셸염은 압전성을 나타내었고 압전 디스크를 사용하여 변형되었을 때 전압을 발생시켰지만 형태의 변화는 크게 과장되었다. 퀴리 부부는 역 압전 효과를 예측했고, 그 역 효과는 XNUMX년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)에 의해 기본적인 열역학 원리로부터 수학적으로 추론되었습니다. 압전 결정의 탄성 기계적 변형.
수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심이었습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달했습니다. 압전 소자의 실용화를 위해 텐서 분석을 이용하여 압전 상수를 엄격하게 정의하고 압전성을 가질 수 있는 천연 결정의 종류를 기술하였다.
소나 개발은 압전소자에 대한 집중적인 발전과 관심을 불러일으킨 성공 프로젝트였다. 수십 년 후, 새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 분야가 탐색되고 개발되었습니다. 압전 장치는 플레이어 디자인을 단순화하고 레코드 플레이어를 더 저렴하고 유지 관리 및 구축하기 쉽게 만든 세라믹 축음기 카트리지와 같은 다양한 분야에서 가정을 찾았습니다. 초음파 트랜스듀서의 개발로 유체 및 고체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있어 재료 연구에서 엄청난 발전을 이루었습니다. 초음파 시간 영역 반사계는 초음파 펄스를 재료에 보내고 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾아 구조 안전성을 향상시킵니다.
압전 관심 분야의 시초는 상업적으로 압전 재료로 개발된 석영 결정에서 개발된 새로운 재료의 수익성 있는 특허로 확보되었습니다. 과학자들은 고성능 소재를 찾았고 소재의 발전과 제조 공정의 성숙에도 불구하고 미국 시장은 빠르게 성장하지 못했습니다. 대조적으로 일본 제조업체는 정보를 빠르게 공유했으며 미국 압전 산업의 성장을 위한 새로운 애플리케이션은 일본 제조업체와 달리 어려움을 겪었습니다.
압전 모터
이 섹션에서는 현대 기술에서 압전이 어떻게 사용되는지에 대해 이야기하겠습니다. 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있는 스캐닝 프로브 현미경에서 전자 증폭 기타용 픽업 및 최신 전자 드럼용 트리거에 이르기까지 압전은 많은 장치의 필수적인 부분이 되었습니다. 압전의 역사와 그것이 다양한 응용 분야에서 어떻게 사용되었는지 살펴보겠습니다.
스캐닝 프로브 현미경의 형태 기초
압전기는 결정, 세라믹, 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 반응이며, 압전이라는 단어는 "압착하다" 또는 "누르다"를 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 유래되었습니다.
압전 모터는 압전 효과를 사용하여 동작을 생성하는 장치입니다. 이 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용입니다. 이는 가역 과정입니다. 즉, 압전 효과를 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 측정 가능한 압전성을 생성하는 재료의 예는 납 지르코네이트 티타네이트 결정입니다.
압전 효과는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 초미세 초점 광학 어셈블리용 마이크로 저울 및 드라이브 초음파 노즐과 같은 전자 장치와 같은 유용한 응용 분야에서 활용됩니다. 또한 원자 규모에서 이미지를 분해하는 데 사용되는 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다.
압전기는 1880년 프랑스 물리학자 Jacques와 Pierre Curie에 의해 발견되었습니다. 피에조 크리스탈과 퀴리 보상기의 모습은 피에르 퀴리와 자크 퀴리 형제가 직접 압전 효과를 시연하는 스코틀랜드의 헌터 박물관에서 볼 수 있습니다.
초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기를 예측할 수 있었고 이를 통해 결정 거동을 예측할 수 있었습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 지팡이 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 입증되었습니다. 주석산 나트륨 및 칼륨 XNUMX수화물, 석영 및 로셸 염은 압전성을 나타냈고 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하는 데 사용되었지만 이는 Curies에 의해 크게 과장되었습니다.
그들은 또한 압전 역효과를 예측했는데, 이것은 1881년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)이 기본 열역학 원리로부터 수학적으로 추론한 것입니다. 압전 결정의 기계적 변형.
수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심이었습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 이르렀습니다. 이 저서는 압전성이 가능한 천연 결정 부류를 설명하고 압전 상수와 텐서 분석을 엄격하게 정의했습니다.
이로 인해 제XNUMX차 세계 대전 중에 개발된 소나와 같은 압전 장치의 실용화로 이어졌습니다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다. 이 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 석영 결정으로 만들어진 변환기와 변환기에서 고주파 펄스를 방출한 후 반환된 에코를 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 물체에서 반사되는 음파의 메아리를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 그들은 이 소나를 성공시키기 위해 압전을 사용했고, 이 프로젝트는 수십 년 동안 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 프로그램이 탐색 및 개발되었으며 압전 장치는 세라믹 축음기 카트리지와 같은 많은 분야에서 홈을 찾았습니다. 이는 플레이어 설계를 단순화하고 유지 관리가 더 저렴하고 더 쉽고 더 저렴하고 더 정확한 레코드 플레이어를 만들었습니다. 짓다. 초음파 트랜스듀서의 개발로 유체 및 고체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있게 되어 재료 연구에서 엄청난 발전을 이루었습니다. 초음파 시간 영역 반사계는 초음파 펄스를 재료에 보내고 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾아 구조 안전성을 향상시킵니다.
제XNUMX차 세계대전 동안 미국의 독립적인 연구 그룹은
원자 규모로 이미지 해결하기
압전기는 결정, 세라믹, 뼈나 DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 가해지는 기계적 응력에 대한 반응이며 쥐어짜거나 누르는 것을 의미하는 그리스어 'piezein'에서 파생됩니다. 압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다.
압전은 가역 과정이며 압전 효과를 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 내부에서 기계적 변형이 발생하는 역 압전 효과도 나타냅니다. 이것의 예로는 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성하는 납 지르코네이트 티타네이트 결정이 있습니다. 반대로 결정체는 외부 전기장이 가해지면 정적 치수가 변하는데, 이는 역 압전 효과로 알려져 있으며 초음파 생성에 사용됩니다.
프랑스의 물리학자 Jacques와 Pierre Curie는 1880년에 압전을 발견했습니다. 압전 효과는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기의 생성, 시계 생성기 및 다음과 같은 전자 장치를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 마이크로 저울 및 초음파 노즐 구동. 또한 원자 규모에서 이미지를 분해하는 데 사용되는 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 응용 분야에서도 사용됩니다. 온도 변화에 반응하여 전위를 발생시키는 물질인 초전 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었습니다. René Haüy와 Antoine César Becquerel의 지식을 바탕으로 그들은 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정했지만 그들의 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
Glasgow에 있는 Hunterian 박물관을 방문하면 Pierre와 Jacques Curie 형제가 직접 압전 효과를 시연하는 피에조 크리스털 퀴리 보상기를 볼 수 있습니다. 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해와 결합하여 초전기 예측 및 결정 거동 예측 능력을 제공했습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 지팡이 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 입증되었습니다. 나트륨 및 칼륨 타르타르산염 1881수화물, 석영 및 로셸염은 압전성을 나타내었고, 압전 디스크는 변형될 때 전압을 발생시키지만 형태의 변화는 크게 과장된다. Curies는 역 압전 효과를 예측할 수 있었고 역 효과는 XNUMX년 Gabriel Lippmann이 기본 열역학 원리에서 수학적으로 추론했습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전은 실험실의 호기심으로 남아 있었지만 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구였습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 출판에서 절정에 달했습니다.
픽업 전자 증폭 기타
압전 모터는 압전 효과를 이용하여 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 전기 모터입니다. 압전 효과는 특정 재료가 기계적 응력을 받을 때 전하를 생성하는 능력입니다. 압전 모터는 시계와 같은 소형 장치에 전원을 공급하는 것부터 로봇 및 의료 장비와 같은 대형 기계에 전원을 공급하는 것까지 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
압전 모터는 픽업 전자 증폭 기타에 사용됩니다. 이 픽업은 압전 효과를 사용하여 기타 줄의 진동을 전기 신호로 변환합니다. 이 신호는 증폭되어 기타 사운드를 생성하는 앰프로 전송됩니다. 압전 픽업은 드럼 헤드의 진동을 감지하고 전기 신호로 변환하는 데 사용되는 최신 전자 드럼에도 사용됩니다.
압전 모터는 스캐닝 프로브 현미경에도 사용되며 압전 효과를 사용하여 표면을 가로질러 작은 프로브를 이동합니다. 이를 통해 현미경은 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있습니다. 압전 모터는 잉크젯 프린터에도 사용되며 페이지에서 프린트 헤드를 앞뒤로 움직이는 데 사용됩니다.
압전 모터는 의료 기기, 자동차 부품 및 가전 제품을 비롯한 다양한 기타 응용 분야에 사용됩니다. 또한 정밀 부품 생산 및 복잡한 구성 요소 조립과 같은 산업 응용 분야에도 사용됩니다. 압전 효과는 의료 영상 및 재료의 결함 감지에 사용되는 초음파 생성에도 사용됩니다.
전반적으로 압전 모터는 소형 장치에 전원을 공급하는 것부터 대형 기계에 전원을 공급하는 것까지 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 픽업 전자 증폭 기타, 최신 전자 드럼, 스캐닝 프로브 현미경, 잉크젯 프린터, 의료 기기, 자동차 부품 및 가전 제품에 사용됩니다. 압전 효과는 초음파 생성 및 재료의 결함 감지에도 사용됩니다.
모던 일렉트로닉 드럼 트리거
압전기는 결정, 세라믹, 뼈나 DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 축적되는 전하입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 이러한 재료의 반응입니다. 압전성(piezoelectricity)이라는 단어는 "압착하거나 누르다"를 의미하는 그리스어 "piezein"과 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 "elektron"에서 파생됩니다.
압전 모터는 압전 효과를 사용하여 동작을 생성하는 장치입니다. 이 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이는 가역 공정으로, 압전 효과를 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 이에 대한 예는 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성하는 납 지르코네이트 티타네이트 결정입니다. 반대로 외부 전기장이 가해지면 결정의 정적 치수가 변경되어 초음파를 생성합니다.
압전 모터는 다음과 같은 다양한 일상 응용 분야에서 사용됩니다.
• 조리 및 난방 장치에서 가스를 발화시키는 스파크 발생
• 토치, 담배 라이터 및 초전기 효과 재료
• 온도 변화에 따른 전위 생성
• 소리 생성 및 감지
• 압전 잉크젯 인쇄
• 고압 전기 생성
• 클록 생성기 및 전자 장치
• 미량 저울
• 초음파 노즐 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리 구동
• 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다.
• 원자 규모로 이미지를 분해합니다.
• 전자 증폭 기타 픽업
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압전 트랜스듀서의 전기기계 모델링
이 섹션에서는 압전 변환기의 전기 기계 모델링을 살펴보겠습니다. 압전 발견의 역사와 그 존재를 증명한 실험, 압전 소자와 재료의 발전에 대해 알아보겠습니다. 또한 프랑스 물리학자 Pierre와 Jacques Curie, Carl Linnaeus와 Franz Aepinus, Rene Hauy와 Antoine Cesar Becquerel, Gabriel Lippmann, Woldemar Voigt의 공헌에 대해서도 논의할 것입니다.
프랑스 물리학자 Pierre와 Jacques Curie
압전은 결정, 세라믹, 뼈, DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 전하가 축적되는 전기 기계 현상입니다. 이 전하는 적용된 기계적 응력에 대한 응답으로 생성됩니다. 'piezoelectricity'라는 단어는 '압박하다'를 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'elektron'에서 파생되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전 효과를 나타내는 재료는 인가된 전기장에 대한 응답으로 기계적 변형의 내부 생성이 생성되는 역 압전 효과도 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로 외부 전기장이 가해지면 결정의 정적 치수가 바뀌어 역 압전 효과로 알려진 과정에서 초음파를 생성합니다.
1880년 프랑스의 물리학자 Pierre와 Jacques Curie는 압전 효과를 발견했으며 이후 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기 및 전자 장치를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 초미세 포커싱 광학 어셈블리용 마이크로 저울 및 드라이브 초음파 노즐과 같은 장치. 또한 원자 규모에서 이미지를 분해할 수 있는 주사 탐침 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 것과 같은 일상적인 용도도 찾습니다. 재료가 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, René Hauy와 Antoine César Becquerel은 사이의 관계를 가정했습니다. 그들의 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었지만 기계적 스트레스와 전하.
초전기에 대한 지식과 근본적인 결정 구조에 대한 이해를 결합함으로써 Curies는 초전기를 예측하고 결정의 거동을 예측할 수 있었습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 사탕수수 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과에서 입증되었습니다. 주석산 칼륨 나트륨 1881수화물과 석영도 압전성을 나타냈다. 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하지만 Curies의 시연에서는 이것이 크게 과장되었습니다. 그들은 또한 역 압전 효과를 예측할 수 있었고 XNUMX년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)의 기본 열역학 원리로부터 수학적으로 추론할 수 있었습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 그 후 수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심으로 남아 있었습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 'Lehrbuch der Kristallphysik'(결정 물리학 교과서)의 출판으로 절정에 달했습니다.
결정적이지 않은 실험
압전은 결정, 세라믹, 뼈, DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 전하가 축적되는 전기 기계 현상입니다. 적용된 기계적 응력에 대한 반응으로, '압전'이라는 단어는 그리스어로 '압착하다'를 의미하는 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'ēlektron'에서 파생되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 가역 과정입니다. 압전 효과를 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인해 발생하는 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로 결정체는 초음파 생성에 사용되는 역 압전 효과로 알려진 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있습니다.
프랑스의 물리학자 Pierre와 Jacques Curie는 1880년에 압전을 발견했습니다. 이후 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기, 마이크로 저울과 같은 전자 장치를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. , 초음파 노즐 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리를 구동합니다. 그것은 또한 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있는 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 일상적인 용도를 찾습니다. 재료가 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, 관계를 가정한 René Hauy와 Antoine César Becquerel의 지식을 활용했습니다. 기계적 응력과 전하 사이. 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해가 결합되어 초전기의 예측과 결정의 거동을 예측하는 능력이 생겼습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 사탕수수 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과에서 입증되었습니다. 주석산칼륨나트륨 XNUMX수화물과 석영도 압전성을 나타내었으며 압전 디스크를 이용하여 변형시 전압을 발생시켰다. 이것은 직접 압전 효과에 대한 Curies의 시연에서 크게 과장되었습니다.
피에르 퀴리 형제와 자크 퀴리 형제는 역 압전 효과를 예측했고, 그 역 효과는 1881년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)에 의해 근본적인 열역학 원리로부터 수학적으로 추론되었습니다. 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 가역성.
수십 년 동안 압전은 실험실의 호기심으로 남아 있었지만 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구였습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달했습니다. 이것은 압전이 가능한 천연 결정 종류를 설명하고 텐서 분석을 사용하여 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다. 이것은 압전 변환기의 첫 실용화였으며, 소나는 제XNUMX차 세계 대전 중에 개발되었습니다. 프랑스에서는 Paul Langevin과 그의 동료들이 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다.
칼 린네와 프란츠 아이피누스
압전은 결정, 세라믹과 같은 특정 고체 물질과 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질에 전하가 축적되는 전기 기계 현상입니다. 이 전하는 적용된 기계적 응력에 대한 응답으로 생성됩니다. 압전이라는 단어는 "압착하다"를 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 유래되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 인가된 전기장으로 인한 기계적 변형의 내부 생성인 역 압전 효과도 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로 결정은 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있으며, 이는 역 압전 효과로 알려져 있으며 초음파 생성에 사용됩니다.
1880년 프랑스의 물리학자 Jacques와 Pierre Curie는 압전 효과를 발견했으며 이후 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기의 생성, 시계 생성기, 전자 장치, 마이크로 저울 등 많은 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. , 초음파 노즐 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리를 구동합니다. 또한 원자 규모로 이미지를 분해하는 데 사용되는 주사 탐침 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전은 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터에서 가스를 발화시키기 위해 스파크를 발생시키는 것과 같은 일상적인 사용에서도 발견되며, 재료가 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 초전기 효과도 있습니다. 이 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, René Hauy와 Antoine César Becquerel은 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정했지만 그들의 실험은 결정적이지 않았습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie 보상기의 압전 결정의 모습은 Pierre와 Jacques Curie 형제가 직접 압전 효과를 증명한 것입니다. 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기의 예측과 결정 거동을 예측할 수 있는 능력을 얻었습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 지팡이 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 입증되었습니다. Rochelle 소금의 주석산 칼륨 나트륨 XNUMX수화물과 석영은 압전성을 나타냈고, 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하지만 Curies의 시연에서는 크게 과장되었습니다.
역 압전 효과의 예측과 기본 열역학 원리로부터의 수학적 추론은 1881년 가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)에 의해 이루어졌습니다. 압전 결정의 기계적 변형. 수십 년 동안 압전은 압전을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하는 데 압전을 사용한 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심이었습니다. 이것은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(수정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 이르렀는데, 이 책은 압전이 가능한 천연 결정 클래스를 설명하고 텐서 분석을 사용하여 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
압전 변환기의 이러한 실용적인 응용은 제XNUMX차 세계 대전 중 수중 음파 탐지기로 이어졌습니다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다. 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 석영 결정으로 만들어진 변환기와 변환기에서 고주파 펄스를 방출한 후 반환된 에코를 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 물체에서 반사되는 음파의 메아리를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 그들은 이 소나를 성공시키기 위해 압전을 사용했고, 이 프로젝트는 압전 장치에 대한 집중적인 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
르네 오이와 앙투안 세자르 베크렐
압전은 결정, 세라믹과 같은 특정 고체 물질과 뼈 및 DNA와 같은 생물학적 물질이 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 축적할 때 발생하는 전기 기계 현상입니다. 압전성은 '압착하다'를 의미하는 그리스어 'piezein'과 고대 전하의 원천인 '호박'을 의미하는 'elektron'에서 파생됩니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전 효과를 나타내는 재료는 역 압전 효과 또는 인가된 전기장으로 인한 기계적 변형의 내부 생성을 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로 결정은 외부 전기장이 가해지면 정적 치수가 변경되어 역 압전 효과와 초음파 생성이 발생할 수 있습니다.
프랑스 물리학자 Pierre와 Jacques Curie는 1880년에 압전 효과를 발견했습니다. 이 효과는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기 생성, 시계 생성기 및 전자 장치를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 마이크로 저울, 초음파 노즐 구동 및 초미세 포커싱 광학 어셈블리와 같은 것입니다. 그것은 또한 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있는 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다. 압전기는 전자 증폭 기타용 픽업과 최신 전자 드럼용 트리거에도 사용됩니다.
압전 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 처음 연구되었으며, Rene Hauy와 Antoine Cesar Becquerel은 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정했습니다. 그러나 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다. 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해가 결합되어 초전기 예측과 결정 거동을 예측하는 능력이 생겼습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 사탕수수 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과에서 입증되었습니다. 주석산칼륨나트륨 XNUMX수화물과 석영도 압전성을 나타내었으며 압전 디스크를 이용하여 변형시 전압을 발생시켰다. 이 효과는 스코틀랜드 박물관에서 직접 압전 효과를 보여준 Curies의 시연에서 크게 과장되었습니다.
Pierre와 Jacques Curie 형제는 계속해서 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 수십 년 동안 압전기는 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심으로 남아 있었습니다. 이 작업은 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의했으며, Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 출판에서 절정에 달했습니다.
퀴리 부부는 즉시 역효과의 존재를 확인했고 계속해서 역효과의 기본 열역학 원리를 수학적으로 추론했습니다. 이것은 1881년에 Gabriel Lippmann에 의해 이루어졌습니다. 압전기는 제XNUMX차 세계 대전 중에 수중 음파 탐지기를 개발하는 데 사용되었습니다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다. 이 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 수정으로 만들어진 변환기와 반사된 반향을 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 변환기에서 고주파 펄스를 방출하고 물체에서 반사되는 음파의 에코를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다.
압전 크리스탈의 사용은 제XNUMX차 세계대전 이후 Bell Telephone Laboratories에 의해 더욱 발전되었습니다. 무선 전화 엔지니어링 부서에서 근무하는 Frederick R. Lack은 광범위한 온도에서 작동할 수 있는 컷 크리스털을 개발했습니다. Lack의 수정은 이전 수정의 무거운 액세서리가 필요하지 않아 항공기에서 사용하기 쉽습니다. 이러한 발전으로 연합군 공군은 항공 무선을 사용하여 조직적인 대규모 공격에 참여할 수 있게 되었습니다. 미국에서 압전 장치 및 재료의 개발로 회사는 전쟁 초기에 이 분야를 개발하고 개발된 신재료에 대한 수익성 있는 특허를 확보하는 데 관심을 갖게 되었습니다. 석영 크리스탈은 압전 재료로 상업적으로 활용되었으며 과학자들은 더 높은 성능의 재료를 찾았습니다. 재료의 발전과 제조 공정의 성숙에도 불구하고 미국은
가브리엘 리프만
압전은 결정, 세라믹, 뼈, DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 전하가 축적되는 전기 기계 현상입니다. 반전 대칭을 가진 재료의 기계적 상태와 전기적 상태 간의 상호 작용 결과입니다. 압전기는 1880년 프랑스 물리학자 Pierre와 Jacques Curie에 의해 처음 발견되었습니다.
압전은 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄 및 고전압 전기 생성을 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 압전성은 "압착하다"를 의미하는 그리스어 πιέζειν(piezein)와 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 ἤλεκτρον(ēlektron)에서 파생됩니다.
압전 효과는 가역적입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 전기장의 인가로 인해 기계적 변형의 내부 생성이 발생하는 역 압전 효과도 나타냅니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로, 결정체는 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있으며, 이는 역 압전 효과로 알려진 프로세스입니다. 이 프로세스는 초음파를 생성하는 데 사용할 수 있습니다.
압전 효과는 René Hauy와 Antoine César Becquerel의 지식을 바탕으로 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus가 기계적 응력과 전하 사이의 관계를 가정한 18세기 중반부터 연구되었습니다. 그러나 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다. 연구자들이 결정 거동을 예측할 수 있었던 것은 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해가 합쳐져 초전기 예측이 가능해지기 전까지는 아니었습니다. 이것은 토르말린, 석영, 토파즈, 지팡이 설탕, 로셸 소금과 같은 결정체의 효과로 입증되었습니다.
가브리엘 리프만(Gabriel Lippmann)은 1881년 역압전 효과의 기본 열역학 원리를 수학적으로 추론했습니다. Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다.
수십 년 동안 압전은 Pierre와 Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 실험실의 호기심이었습니다. 압전성을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하기 위한 그들의 작업은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(결정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 달했습니다. 이것은 압전이 가능한 천연 크리스탈 종류를 설명하고 텐서 분석을 통해 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
압전소자의 실용화는 제XNUMX차 세계대전 중 수중음파탐지기의 개발과 함께 시작되었다. Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했다. 이 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 수정으로 만들어진 변환기와 반사된 반향을 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 변환기에서 고주파 펄스를 방출하고 물체에서 반사되는 음파의 에코를 듣는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 수중 음파 탐지기에 압전을 사용하는 것은 성공적이었으며 이 프로젝트는 압전 장치에 대한 집중적인 개발 관심을 불러일으켰습니다. 수십 년 동안 새로운 압전 재료와 이러한 재료에 대한 새로운 응용 분야가 탐색되고 개발되었습니다. 압전 장치는 플레이어 설계를 단순화하고 값싸고 정확한 레코드 플레이어를 유지 관리 비용이 저렴하고 제작하기 쉽게 만든 세라믹 축음기 카트리지부터 유체의 점도와 탄성을 쉽게 측정할 수 있는 초음파 변환기 개발에 이르기까지 다양한 분야에서 가정을 찾았습니다. 재료 연구에서 엄청난 발전을 가져왔습니다. 초음파 시간 도메인 반사계는 초음파 펄스를 재료에 보내고 반사 및 불연속성을 측정하여 주조 금속 및 석재 물체 내부의 결함을 찾아 구조 안전성을 향상시킵니다.
제XNUMX차 세계대전 이후 미국, 러시아, 일본의 독립적인 연구 그룹은 천연 재료보다 최대 XNUMX배 더 높은 압전 상수를 나타내는 강유전체라고 하는 새로운 종류의 합성 재료를 발견했습니다. 이로 인해 티탄산바륨, 나중에는 티탄산지르콘산납을 개발하기 위한 집중적인 연구로 이어졌습니다. 압전 크리스탈 사용의 중요한 예가 개발되었습니다.
월데마르 보이트
압전은 결정, 세라믹, 뼈, DNA와 같은 생물학적 물질과 같은 특정 고체 물질에 전하가 축적되는 전기 기계 현상입니다. 이 전하는 적용된 기계적 응력에 대한 응답으로 생성됩니다. 압전성(piezoelectricity)이라는 단어는 "압착하다" 또는 "누르다"를 의미하는 그리스어 "piezein"과 고대 전하의 원천인 "호박"을 의미하는 "elektron"에서 유래되었습니다.
압전 효과는 반전 대칭을 갖는 결정질 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기기계적 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이 효과는 가역적입니다. 즉, 압전성을 나타내는 재료는 역 압전 효과도 나타내며, 기계적 변형의 내부 생성은 인가된 전기장으로 인해 발생합니다. 예를 들어, 티탄산 지르코늄 납 결정은 정적 구조가 원래 치수에서 변형될 때 측정 가능한 압전성을 생성합니다. 반대로, 결정체는 외부 전기장이 가해지면 정적 치수를 변경할 수 있으며, 이는 초음파 생성에 사용되는 역 압전 효과로 알려진 현상입니다.
프랑스의 물리학자 Pierre와 Jacques Curie는 1880년에 압전을 발견했습니다. 이후 압전 효과는 소리의 생성 및 감지, 압전 잉크젯 인쇄, 고전압 전기의 생성, 시계 생성기 및 전자 장치를 포함하여 다양하고 유용한 응용 분야에 활용되었습니다. 광학 어셈블리의 초미세 포커싱을 위한 마이크로 저울 및 드라이브 초음파 노즐과 같습니다. 그것은 또한 원자 규모로 이미지를 분해할 수 있는 스캐닝 프로브 현미경의 기초를 형성합니다. 또한 전자 증폭 기타의 픽업과 최신 전자 드럼의 트리거는 압전 효과를 사용합니다.
압전은 또한 요리 및 난방 장치, 토치, 담배 라이터 등에서 가스를 점화하기 위해 스파크를 생성하는 일상적인 용도를 찾습니다. 재료가 온도 변화에 반응하여 전위를 생성하는 초전기 효과는 18세기 중반에 Carl Linnaeus와 Franz Aepinus에 의해 연구되었으며, Rene Hauy와 Antoine Cesar Becquerel의 지식을 바탕으로 스트레스와 전하. 이 관계를 증명하기 위한 실험은 결정적이지 않은 것으로 판명되었습니다.
스코틀랜드의 Hunterian 박물관에 있는 Curie 보상기의 압전 결정의 모습은 Pierre와 Jacques Curie 형제가 직접 압전 효과를 증명한 것입니다. 초전기에 대한 지식과 기본 결정 구조에 대한 이해를 결합하여 초전기를 예측할 수 있었으며, 이를 통해 전기석, 석영, 토파즈, 사탕수수 및 로셸 소금과 같은 결정의 효과에서 입증한 결정 거동을 예측할 수 있었습니다. . 나트륨 및 칼륨 타르타르산 1881수화물과 석영도 압전성을 나타내었고 압전 디스크는 변형될 때 전압을 생성하는 데 사용되었습니다. 이 모양의 변화는 Curies의 시연에서 크게 과장되었으며 역 압전 효과를 예측했습니다. 역효과는 XNUMX년 Gabriel Lippmann이 기본 열역학 원리에서 수학적으로 추론했습니다.
Curies는 즉시 반대 효과의 존재를 확인했고 압전 결정에서 전기-탄성-기계적 변형의 완전한 가역성에 대한 정량적 증거를 얻었습니다. 그 후 수십 년 동안 압전은 압전을 나타내는 결정 구조를 탐구하고 정의하는 데 압전을 사용한 Pierre Marie Curie가 폴로늄과 라듐을 발견하는 데 중요한 도구가 될 때까지 압전은 실험실의 호기심으로 남아 있었습니다. 이것은 Woldemar Voigt의 Lehrbuch der Kristallphysik(수정 물리학 교과서)의 간행물에서 절정에 이르렀는데, 이 책은 압전이 가능한 천연 결정 클래스를 설명하고 텐서 분석을 사용하여 압전 상수를 엄격하게 정의했습니다.
이로 인해 제XNUMX차 세계 대전 중에 개발된 소나와 같은 압전 장치의 실용화로 이어졌습니다. 프랑스에서 Paul Langevin과 그의 동료들은 초음파 잠수함 탐지기를 개발했습니다. 이 감지기는 철판에 조심스럽게 접착된 얇은 석영 결정으로 만들어진 변환기와 변환기에서 고주파 펄스를 방출한 후 반환된 에코를 감지하는 수중청음기로 구성되었습니다. 물체에서 반사되는 음파의 메아리를 듣는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 물체까지의 거리를 계산할 수 있었습니다. 그들은 이 소나를 성공시키기 위해 압전기를 사용했고, 이 프로젝트는 강렬한 개발과 관심을 불러일으켰습니다.
중요한 관계
- 압전 액추에이터: 압전 액추에이터는 전기 에너지를 기계적 운동으로 변환하는 장치입니다. 로봇 공학, 의료 기기 및 정밀한 동작 제어가 필요한 기타 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
- 압전 센서: 압전 센서는 압력, 가속도 및 진동과 같은 물리적 매개변수를 측정하는 데 사용됩니다. 그들은 종종 산업 및 의료 응용 분야와 소비자 전자 제품에 사용됩니다.
- 자연의 압전: 압전은 특정 물질에서 자연적으로 발생하는 현상이며 많은 생물체에서 발견됩니다. 일부 유기체는 환경을 감지하고 다른 유기체와 통신하기 위해 사용합니다.
결론
압전은 소나에서 축음기 카트리지에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용되어 온 놀라운 현상입니다. 1800년대 중반부터 연구되어 현대 기술의 발전에 큰 영향을 미쳤다. 이 블로그 게시물은 압전의 역사와 용도를 탐구하고 현대 기술 개발에서 이 현상의 중요성을 강조했습니다. 압전성에 대해 더 자세히 알고 싶은 사람들에게 이 게시물은 훌륭한 출발점이 될 것입니다.
저는 Neaera의 설립자이자 콘텐츠 마케터이자 아빠이자 열정을 다해 새로운 장비에 도전하는 것을 좋아하는 Joost Nusselder입니다. 저희 팀과 함께 2020년부터 심도 있는 블로그 글을 작성해 오고 있습니다. 녹음 및 기타 팁으로 충성도 높은 독자를 돕습니다.
