Пьезоэлектрик - бул кээ бир материалдардын механикалык стресске дуушар болгондо электр энергиясын өндүрүү жөндөмдүүлүгү жана тескерисинче. Бул сөз грек пьезо сөзүнөн келип, басым жана электр кубаты дегенди билдирет. Ал биринчи жолу 1880-жылы ачылган, бирок бул түшүнүк көптөн бери эле белгилүү.
Пьезоэлектриканын эң белгилүү мисалы кварц, бирок башка көптөгөн материалдар да бул көрүнүштү көрсөтөт. Пьезоэлектриканын эң кеңири колдонулушу УЗИ өндүрүшү болуп саналат.
Бул макалада мен пьезоэлектрика деген эмне, ал кантип иштейт жана бул укмуштуудай кубулуштун көптөгөн практикалык колдонулуштарын талкуулайм.
Piezoelectricity деген эмне?
Пьезоэлектрдик - белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын пайда кылуу жөндөмдүүлүгү. Бул инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүү. Пьезоэлектрдик материалдар жогорку чыңалуудагы электр энергиясын, саат генераторлорун, электрондук шаймандарды, микробаланстарды, ультрадыбыстық саптамаларды жана ультра жакшы фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдү өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Пьезоэлектрдик материалдарга кристаллдар, кээ бир керамика, сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар жана белоктор кирет. Пьезоэлектрдик материалга күч колдонулганда, ал электр зарядын пайда кылат. Бул заряд андан кийин түзмөктөрдү иштетүү же чыңалуу түзүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Пьезоэлектрдик материалдар ар кандай колдонмолордо колдонулат, анын ичинде:
• Үн чыгаруу жана аныктоо
• Пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу
• Жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү
• Саат генераторлору
• Электрондук приборлор
• Микробаланстар
• УЗИ соплолорун айдаңыз
• Ультра жакшы фокустоочу оптикалык жыйындар
• Пикаптар электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн
• Заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлер
• Газды тутандыруу үчүн учкундарды чыгаруу
• Бышыруу жана жылытуу приборлору
• Факел жана тамеки күйгүчтөрү.
Пьезоэлектриканын тарыхы кандай?
Пьезоэлектр 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри тарабынан ачылган. Бул колдонулган механикалык стресске жооп катары кристаллдар, керамика жана биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. «Пьезоэлектр» деген сөз гректин «кысуу» же «басуу» дегенди билдирген «piezein» жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь» дегенди билдирген «электрон» сөзүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы.
Кюрилердин пироэлектри жөнүндө биргелешкен билими жана кристаллдык структураларды түшүнүү пироэлектролукту алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүндүк берген. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасиринде көрсөтүлгөн.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү куралга айланганга чейин лабораториялык кызыкчылык бойдон кала берген.
Пьезоэлектро көптөгөн пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылган, анын ичинде үндү чыгаруу жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү, саат генераторлору жана электрондук шаймандар, микробаланстар, ультрадыбысты жетектөөчү саптамалар, оптикалык жыйындыларды өтө жакшы фокустоо жана формалар. атомдордун масштабындагы сүрөттөрдү чечүү үчүн сканерлөөчү микроскоптордун негизи.
Пьезоэлектри күнүмдүк колдонууну да табат, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, шаманаларда, тамеки күйгүчтөрүндө жана пироэлектрдик эффектте газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу, бул жерде материал температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылат.
Биринчи дүйнөлүк согуш учурунда Сонардын өнүгүшү Bell Telephone Laboratories тарабынан иштелип чыккан пьезоэлектрдик кристаллдардын колдонулушун көрдү. Бул союздаштардын аба күчтөрүнө авиациялык радиону колдонуу менен макулдашылган массалык чабуулдарды жүргүзүүгө мүмкүндүк берди. Америка Кошмо Штаттарында пьезоэлектрдик приборлорду жана материалдарды иштеп чыгуу, жаңы материалдар үчүн пайдалуу патенттерди камсыз кылуу, кызыкчылыктар чөйрөсүндө согуш башталышын өнүктүрүү компанияларды сактап калды.
Япония Кошмо Штаттардын пьезоэлектрдик өнөр жайынын жаңы тиркемелерин жана өсүшүн көрүп, тез эле өз алдынча иштеп чыккан. Алар маалымат менен тез бөлүшүп, барий титанатын жана кийинчерээк коргошун цирконатты титанаттын айрым колдонмолор үчүн өзгөчө касиеттери бар материалдарды иштеп чыгышты.
Пьезоэлектр 1880-жылы ачылгандан бери көп жолду басып өттү жана азыр ар кандай күнүмдүк тиркемелерде колдонулат. Ал ошондой эле материалдарды изилдөөдө жетишкендиктерди жасоо үчүн колдонулат, мисалы, УЗИ убакыт доменинин рефлексометрлери, алар металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөө үчүн материал аркылуу ультра үн импульсун жөнөтүп, структуралык коопсуздукту жакшыртат.
Пьезоэлектрика кантип иштейт
Бул бөлүмдө мен пьезоэлектриканын кантип иштээрин изилдейм. Мен катуу заттарда электр зарядынын топтолушун, сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүнү жана бул кубулушту түзгөн кайра жаралуучу процессти карайм. Мен ошондой эле пьезоэлектриканын тарыхын жана анын колдонулушун талкуулайм.
Катуу заттарда электр зарядынын топтолушу
Пьезоэлектрика - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. Бул колдонулган механикалык стресске жооп болуп саналат жана анын аты гректин "piezein" (кысуу же басуу) жана "ēlektron" (янтарь) сөздөрүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти көрсөтөт, мында механикалык штаммдын ички жаралышы колдонулган электр талаасынан келип чыгат. Өлчөнө турган пьезоэлектрикти пайда кылган материалдардын мисалдарына коргошун цирконатынын титанат кристаллдары кирет.
Француз физиктери Пьер жана Жак Кюри 1880-жылы пьезоэлектрди ачышкан. Ошондон бери ал ар кандай пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда жана микробаланс сыяктуу электрондук шаймандарда колдонулуп келет. жана оптикалык жыйнактарды өтө жакшы фокустоо үчүн ультра үн соплолорун айдаңыз. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чече ала турган сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт. Пьезоэлектрилик ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектрилик газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылууда, тамак бышыруу жана жылытуу шаймандарында, факелдерде, тамеки от алгычтарда жана пироэлектрдик эффектте күнүмдүк колдонулат, мында материал температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылат. Муну 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдеп, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты көрсөткөн Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып изилдешкен. Эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги Кюри компенсаторундагы пьезокристаллдын көрүнүшү түз пьезоэлектрдик эффекттин демонстрациясы болуп саналат. Бир туугандар Пьер жана Жак Кюри пироэлектроэнергия жөнүндөгү билимдерин түпкү кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү менен айкалыштырышкан, бул пироэлектроэнергияны алдын ала айтууга шарт түзгөн. Алар кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айта алышкан жана турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдарда эффектин көрсөтүшкөн. Натрий калий тартраты тетрагидрат жана кварц да пьезоэлектрикти көрсөттү. Пьезоэлектрдик диск деформацияланганда чыңалууну жаратат, ал эми форманын өзгөрүшү Кюрилердин демонстрациясында өтө апыртылган.
Алар тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айта алышкан жана тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан математикалык жактан чыгарылган. Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экенин дароо тастыкташты жана электроэластоэффекттин толук кайтарымдуулугунун сандык далилин алууга өтүштү. пьезоэлектрдик кристаллдардагы механикалык деформациялар.
Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика лабораториялык кызыкчылык бойдон калды, бирок ал Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болгон. Алардын пьезоэлектрикти көрсөткөн кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо боюнча иши Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизикинин (Кристал физикасынын окуу китеби) басылышы менен аяктады, анда пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстары сүрөттөлгөн жана пьезоэлектрдик туруктуулуктар аркылуу катуу аныкталган. Бул пьезоэлектрдик приборлордун практикалык колдонулушу болгон жана Сонар Биринчи Дүйнөлүк Согуш маалында иштелип чыккан. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультраүн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан.
Детектор бирден турган үндү болот пластинкаларга кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган жана кайтарылган жаңырды аныктоо үчүн гидрофон. Жогорку чыгаруу менен жыштыгы өзгөрткүчтөн импульсту жана объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөп, алар объектке чейинки аралыкты эсептей алышкан. Алар пьезоэлектрдик энергияны сонарды ийгиликтүү ишке ашыруу үчүн колдонушкан жана долбоор пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жараткан. Ондогон жылдар бою жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденип, иштелип чыккан жана пьезоэлектрдик түзүлүштөр ар түрдүү тармактарда үйлөрдү тапты. Керамикалык фонограф картридждери ойноткучтун дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана арзан жана так пластинка ойноткучтар үчүн жасалды, аларды тейлөө арзан жана куруу оңой.
Ультрадыбысты өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгуу суюктуктардын жана катуу заттардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берди, натыйжада материалдарды изилдөөдө чоң жетишкендиктер болду.
Сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүү
Пьезоэлектрик – кээ бир материалдардын механикалык стресске дуушар болгондо электр зарядын пайда кылуу жөндөмдүүлүгү. Бул сөз гректин πιέζειν (piezein) "кысуу же басуу" жана ἤλεκτρον (ēlektron) - электр зарядынын байыркы булагы болгон "янтарь" деген сөзүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектр 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри тарабынан ачылган. Ал инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүгө негизделген. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти көрсөтөт, мында колдонулган электр талаасынан механикалык штаммдын ички генерациясы пайда болот. Алардын статикалык түзүлүшүнөн деформацияланганда өлчөнгөн пьезоэлектр энергиясын пайда кылган материалдардын мисалдарына коргошун цирконатынын титанат кристаллдары кирет. Тескерисинче, кристаллдар тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү болгон жана ультра үн толкундарын өндүрүүдө колдонулган тышкы электр талаасы колдонулганда өздөрүнүн статикалык өлчөмүн өзгөртө алышат.
Piezoelectricity ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылган, мисалы:
• Үн чыгаруу жана аныктоо
• Пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу
• Жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү
• Саат генератору
• Электрондук приборлор
• Микробаланстар
• УЗИ соплолорун айдаңыз
• Ультра жакшы фокустоочу оптикалык жыйындар
• Атомдордун масштабындагы сүрөттөрдү чечүү үчүн сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт
• Электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралардагы пикаптар
• Заманбап электрондук барабандардагы триггерлер
• Бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу
• Факел жана тамеки күйгүчтөрү
Пьезоэлектрика температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылган материал болгон пироэлектрдик эффектте күнүмдүк колдонууну да табат. Муну 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдеп, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты көрсөткөн Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып изилдешкен. Бирок, эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Шотландиядагы Hunterian музейиндеги Кюри компенсаторунда пьезокристалды көрүү түз пьезоэлектрдик эффекттин демонстрациясы болуп саналат. Бул бир тууган Пьер менен Жак Кюрилердин эмгеги, пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдеп, аныктап, Вольдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристалл физикасы боюнча окуу китеби) басылып чыккан. Бул пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстарын сүрөттөп, тензордук анализ аркылуу пьезоэлектрдик туруктууларды катуу аныктап, пьезоэлектрдик приборлорду практикалык колдонууга алып келди.
Sonar франциялык Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультра үндүү суу астындагы кайык детекторун иштеп чыкканда, Биринчи дүйнөлүк согуш учурунда иштелип чыккан. Бул детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана өзгөрткүчтөн жогорку жыштыктагы импульс чыгаргандан кийин кайтып келген жаңырды аныктоо үчүн гидрофондон турган. Объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угуу үчүн кеткен убакытты өлчөө менен, алар пьезоэлектр энергиясын колдонуу менен объекттин алыстыгын эсептей алышкан. Бул долбоордун ийгилиги ондогон жылдар бою пьезоэлектрдик түзүлүштөргө болгон интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жаратты, жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденип, иштелип чыкты. Пьезоэлектрдик түзүлүштөр көптөгөн тармактарда үйлөрдү тапты, мисалы, керамикалык фонограф картридждер, алар оюнчу дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана арзаныраак жана так плеерлер үчүн жасалды, ошондой эле арзаныраак жана куруу жана тейлөө оңой.
Ультрадыбыстык өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгуу суюктуктардын жана катуу заттардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берди, натыйжада материалдарды изилдөөдө эбегейсиз жетишкендиктер болду. Ультрадыбыстык убакыт доменинин рефлексометрлери материалга ультра үн импульсун жөнөтөт жана металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөп, структуралык коопсуздукту жакшыртат. Экинчи дүйнөлүк согуштан кийин Америка Кошмо Штаттарынын, Россиянын жана Жапониянын көз карандысыз изилдөө топтору пьезоэлектрдик туруктуулукту табигый материалдардан бир нече эсе жогору көрсөткөн ферроэлектриктер деп аталган синтетикалык материалдардын жаңы классын ачышты. Бул барий титанатын, кийинчерээк коргошун цирконат титанатын, конкреттүү колдонуу үчүн өзгөчө касиеттери бар материалдарды иштеп чыгуу боюнча интенсивдүү изилдөөлөргө алып келди.
Пьезоэлектрдик кристаллдарды колдонуунун маанилүү мисалы Экинчи Дүйнөлүк Согуштан кийин Bell Telephone Laboratories тарабынан иштелип чыккан. Фредерик Р. Лак, радиотелефония инженерия бөлүмүндө иштеген.
Reversible Process
Пьезоэлектрдик - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. Бул колдонулган механикалык стресске бул материалдардын жооп болуп саналат. «Пьезоэлектр» сөзү гректин «кысуу» же «басуу» дегенди билдирген «piezein» жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь» дегенди билдирген «ēlektron» сөздөрүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Өлчөнө турган пьезоэлектрикти пайда кылган материалдардын мисалдарына коргошун цирконатынын титанат кристаллдары кирет. Бул кристаллдардын статикалык түзүлүшү деформацияланганда, алар баштапкы өлчөмүнө кайтып келишет, ал эми тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда, алардын статикалык өлчөмүн өзгөртүп, ультра үн толкундарын пайда кылат.
Француз физиктери Жак жана Пьер Кюри 1880-жылы пьезоэлектриканы ачышкан. Андан бери ал ар кандай пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үндү чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда, электрондук шаймандарда, микробаланстарда, ультрадыбыстық саптамаларды жана ультра жакшынакай фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдү айдаңыз. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чече ала турган зонд микроскопторун сканерлөө үчүн негиз түзөт. Пьезоэлектро ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектри күнүмдүк колдонууну да табат, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, факелдерде, тамеки күйгүчтөрүндө жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары материал электр потенциалын пайда кылган пироэлектрдик эффектти 18-кылымдын ортосунда Карл Линней, Франц Аэпин жана Рене Хауи янтарь жөнүндөгү билимге таянып изилдешкен. Антуан Сезар Беккерел механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты айткан, бирок эксперименттер жыйынтыксыз болгон.
Глазгодогу Мергенчилер музейине келгендер бир туугандар Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы болгон Пьезо Кристалл Кюри компенсаторун көрө алышат. Пироэлектрдик билимдерин кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү менен айкалыштыруу пироэлектр энергиясын алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүндүк берди. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Натрий жана калий тартраты тетрагидрат жана кварц да пьезоэлектрдик касиетке ээ болгон жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган. Формадагы бул өзгөрүү тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтуу үчүн Кюрилер тарабынан өтө апыртылган. Тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан негизги термодинамикалык принциптерден математикалык түрдө чыгарылган.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика лабораториялык кызыкчылык бойдон калды, бирок ал Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болгон. Алардын пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады. Бул пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстарын сүрөттөгөн жана тензордук анализдин жардамы менен пьезоэлектрдик туруктууларды катуу аныктаган.
Сонар сыяктуу пьезоэлектрдик приборлордун практикалык колдонулушу Биринчи дүйнөлүк согуш учурунда иштелип чыккан. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультра үндүү суу астында жүрүүчү детекторду иштеп чыгышкан. Бул детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана кайтарылган жаңырды аныктоочу гидрофондон турган. Өзгерткичтен жогорку жыштыктагы импульс чыгаруу жана объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объекттин алыстыгын эсептей алышкан. Бул сонарды ийгиликке жеткирүү үчүн алар пьезоэлектрди колдонушту. Бул долбоор пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жаратты жана ондогон жылдар бою жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденип, иштелип чыкты. Пьезоэлектрдик приборлор
Piezoelectricity эмнеге алып келет?
Бул бөлүмдө мен пьезоэлектриканын келип чыгышын жана бул кубулушту көрсөткөн ар кандай материалдарды изилдейм. Мен гректин "piezein" сөзүн, электр зарядынын байыркы булагы жана пироэлектрдик эффектти карайм. Мен ошондой эле Пьер менен Жак Кюринин ачылыштарын жана 20-кылымда пьезоэлектрдик түзүлүштөрдүн өнүгүшүн талкуулайм.
Грек сөзү Piezein
Пьезоэлектричество - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда электр зарядынын топтолушу. Бул колдонулган механикалык стресске бул материалдардын жооп менен шартталган. Пьезоэлектрилик деген сөз гректин "piezein", "кысуу же басуу" деген сөзүнөн жана электр зарядынын байыркы булагы болгон "янтарь" дегенди билдирген "ēlektron" сөзүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар тышкы электр талаасы колдонулганда, алардын статикалык өлчөмүн өзгөртө алат, бул тескери пьезоэлектрдик эффект деп аталат жана ультра үн толкундарын өндүрүү болуп саналат.
Француз физиктери Жак жана Пьер Кюри 1880-жылы пьезоэлектриканы ачышкан. Пьезоэлектрдик эффект көптөгөн пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда жана микробаланс сыяктуу электрондук шаймандарда пайдаланылган. , ультрадыбыштык саптамаларды жана өтө майда фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдү айдаңыз. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чече ала турган сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт. Пьезоэлектро ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектри күнүмдүк колдонууну табат, мисалы, тамак бышыруучу жана жылытуучу шаймандарда, факелдерде, тамеки күйгүчтөрүндө жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылуу болуп саналган пироэлектрдик эффект 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Эпинус тарабынан Рене Хаю менен Антуан Сезар Беккерелдин билимдерине таянып изилденген. механикалык стресс жана электр заряды. Эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Шотландиядагы музейде коноктор бир туугандар Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы болгон пьезокристалл Кюри компенсаторун көрө алышат. Пироэлектрдик билимдерин кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү менен айкалыштыруу пироэлектрдик энергияны алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүндүк берди. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Натрий калий тартраты тетрагидрат жана Рошель тузунан алынган кварц пьезоэлектрикти көрсөттү, ал эми пьезоэлектрдик диск деформацияланганда чыңалуу жаратат. Формадагы бул өзгөрүү Кюрилердин демонстрациясында өтө апыртылган.
Кюрилер пьезоэлектрдик кристаллдардагы электроэласто-механикалык деформациялардын толук реверсивдүүлүгүнүн сандык далилин алууга өтүштү. Пьер жана Мари Кюри полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болуп калганга чейин ондогон жылдар бою пьезоэлектри лабораториялык кызыкчылык бойдон калды. Алардын пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады. Бул пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстарын сүрөттөгөн жана тензордук анализ аркылуу пьезоэлектрдик туруктууларды катуу аныктаган.
Пьезоэлектрдин бул практикалык колдонулушу Биринчи Дүйнөлүк Согуш учурунда Сонардын өнүгүшүнө алып келди. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультраүн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан. Детектор жогорку жыштыктагы импульс чыгаргандан кийин кайтып келген жаңырды аныктоо үчүн гидрофон деп аталган болот плиталарга кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн турган. Өзгертүүчү объекттин алыстыгын эсептөө үчүн объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты ченеди. Сонарда пьезоэлектриканы колдонуу ийгиликтүү болду жана долбоор ондогон жылдар бою пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жаратты.
Жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденип, иштелип чыкты жана пьезоэлектрдик түзүлүштөр керамикалык фонограф картридждери сыяктуу көптөгөн тармактарда үйлөрдү тапты, алар ойноткучтун дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана арзаныраак, так плеерлерди түздү, аларды тейлөө арзан жана оңой болду. куруу. Өнүгүү
Электр зарядынын байыркы булагы
Пьезоэлектрика - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. Бул колдонулган механикалык стресске материалдык жооп менен шартталган. «Пьезоэлектр» сөзү гректин «кысуу же басуу» дегенди билдирген «piezein» сөзүнөн жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь» дегенди билдирген «электрон» сөзүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда, кристаллдар өздөрүнүн статикалык өлчөмүн тескери пьезоэлектрдик эффектте өзгөртүп, УЗИ толкундарын пайда кылат.
Пьезоэлектрдик эффект 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри тарабынан ачылган. Ал ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылат, анын ичинде үндү өндүрүү жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү, саат генераторлору жана микробаланстар жана оптикалык чогулуштарды өтө кылдаттык менен фокустоо үчүн ультрадыбыстық саптамалар сыяктуу электрондук шаймандар. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган зонд микроскопторду сканерлөө үчүн негиз түзөт. Пьезоэлектро ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектр энергиясы тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, шаманаларда, тамеки от алгычтарда жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылууда күнүмдүк колдонулат. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын өндүрүү болуп саналган пироэлектрдик эффект 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Эпинус тарабынан Рене Хаю менен Антуан Сезар Беккерелдин билимдерине таянып изилденген. стресс жана электр заряды. Бирок, алардын эксперименттери жыйынтыксыз болуп чыкты.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги пьезокристаллдын жана Кюри компенсаторунун көрүнүшү түз пьезоэлектрдик эффектти көрсөтөт. Бул бир тууган Пьер менен Жак Кюрилердин эмгеги, пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдеп, аныктап, Вольдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристалл физикасы боюнча окуу китеби) басылып чыккан. Бул пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстарын сүрөттөгөн жана пьезоэлектрдик түзүлүштөрдү практикалык колдонууга мүмкүндүк берген тензордук анализ аркылуу пьезоэлектрдик туруктууларды катуу аныктаган.
Сонарды Биринчи Дүйнөлүк Согуш маалында франциялык Пол Лангевин жана анын кесиптештери ойлоп таап, ультраүн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан. Детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана кайтарылган жаңырды аныктоочу гидрофондон турган. Өзгерткичтен жогорку жыштыктагы импульс чыгаруу жана объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объектке чейинки аралыкты эсептей алышкан. Бул сонарды ийгиликке жеткирүү үчүн алар пьезоэлектрди колдонушту. Долбоор ондогон жылдар бою пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жараткан.
Пироэлектр
Пьезоэлектричество – белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Бул инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүү. «Пьезоэлектр» сөзү гректин «кысуу же басуу» дегенди билдирген «piezein» сөзүнөн жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь» дегенди билдирген гректин «ēlektron» сөзүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик эффект 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри тарабынан ачылган. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Өлчөнө турган пьезоэлектрикти пайда кылган материалдардын мисалдарына коргошун цирконатынын титанат кристаллдары кирет. Статикалык түзүлүш деформацияланганда, ал баштапкы өлчөмүнө кайтып келет. Тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда тескери пьезоэлектрдик эффект пайда болуп, ультра үн толкундарын пайда кылат.
Пьезоэлектрдик эффект көптөгөн пайдалуу колдонмолор үчүн колдонулат, анын ичинде үндү өндүрүү жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү, саат генераторлору жана микробаланстар, ультрадыбысты башкаруучу саптамалар жана өтө майда фокустоочу оптикалык жыйындар сыяктуу электрондук шаймандар. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган зонд микроскопторду сканерлөө үчүн негиз болуп саналат. Пьезоэлектрилик ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектри күнүмдүк колдонууну табат, мисалы, тамак бышыруучу жана жылытуучу шаймандарда, факелдерде, тамеки күйгүчтөрүндө жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын өндүрүү болгон пироэлектрдик эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Эпинус өз ара мамилелерди негиздеген Рене Хаю менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып изилдешкен. механикалык стресс жана электр зарядынын ортосунда. Бирок, эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Шотландиядагы Кюри компенсатор музейинде пьезокристаллдын көрүнүшү түз пьезоэлектрдик эффекттин демонстрациясы болуп саналат. Бир туугандар Пьер жана Жак Кюри пироэлектри жөнүндө билимдерин жана кристаллдык структуралар жөнүндөгү түшүнүгүн бириктирип, пироэлектрди түшүнүүгө жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айтууга жардам беришкен. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасиринде көрсөтүлгөн. Натрий калий тартраты тетрагидраты жана кварц пьезоэлектрдик касиетке ээ экени аныкталган, ал эми пьезоэлектрдик диск деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн колдонулган. Бул тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтуу үчүн Кюрилер тарабынан өтө апыртылган. Тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан фундаменталдуу термодинамикалык принциптер менен математикалык жактан чыгарылган.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Андан кийинки ондогон жылдар ичинде пьезоэлектрика Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү куралга айланганга чейин лабораториялык кызыкчылык бойдон кала берген. Алардын пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады.
Сонарды өнүктүрүү ийгиликтүү болуп, долбоор пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жаратты. Кийинки ондогон жылдар ичинде жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденип, иштелип чыкты. Пьезоэлектрдик приборлор көптөгөн тармактарда үйлөрдү тапты, мисалы, керамикалык фонограф картридждер, алар ойноткучтун дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана арзаныраак, так пленерлер үчүн жасалды, аларды тейлөө арзан жана куруу оңой. Ультрадыбыстык өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгуу суюктуктардын жана катуу заттардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берди, натыйжада материалдарды изилдөөдө чоң жетишкендиктер болду. Ультрадыбыстык убакыт доменинин рефлексометрлери материалга ультра үн импульсун жөнөтөт жана металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөп, структуралык коопсуздукту жакшыртат.
Экинчи Дүйнөлүк Согуштан кийин АКШ, Россия жана Япониядагы көз карандысыз изилдөө топтору пьезоэлектрдик туруктууларды көрсөткөн ферроэлектриктер деп аталган синтетикалык материалдардын жаңы классын табышкан.
Пьезоэлектрдик материалдар
Бул бөлүмдө мен пьезоэлектрдик эффектти көрсөткөн материалдарды талкуулайм, бул белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Мен кристаллдарды, керамикаларды, биологиялык заттарды, сөөктөрдү, ДНКларды жана белокторду жана алардын бардыгы пьезоэлектрдик эффектке кандай жооп берерин карап чыгам.
кристаллдары
Пьезоэлектричество – белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Пьезоэлектрилик деген сөз гректин πιέζειν (piezein) "кысуу" же "басуу" деген сөзүнөн жана ἤλεκτρον (ēlektron) электр зарядынын байыркы булагы болгон "янтарь" деген сөздөн келип чыккан. Пьезоэлектрдик материалдарга кристаллдар, керамика, биологиялык заттар, сөөк, ДНК жана белоктор кирет.
Пьезоэлектрика – инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүү. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектрикти көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Ченүүчү пьезоэлектрикти пайда кылган материалдардын мисалдарына коргошун цирконатынын титанат кристаллдары кирет, алар баштапкы өлчөмүнө чейин деформацияланышы мүмкүн же тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда статикалык өлчөмүн өзгөртүүгө болот. Бул тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү жана ультра үн толкундарын өндүрүү үчүн колдонулат.
Француз физиктери Жак жана Пьер Кюри 1880-жылы пьезоэлектриканы ачышкан. Пьезоэлектрдик эффект үн чыгаруу жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү, саат генераторлору жана электрондук шаймандар сыяктуу ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылган. микробаланс катары, ультрадыбысты башкаруучу саптамаларды жана ультра жакшы фокустоочу оптикалык жыйындарды. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган зонд микроскопторду сканерлөө үчүн негиз түзөт. Пьезоэлектрдик пикаптар ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитараларда жана заманбап электрондук барабандарда триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектр энергиясы тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, ошондой эле факелдерде жана тамеки от алгычтарда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылууда күнүмдүк колдонулат. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылуу болуп саналган пироэлектрдик эффект 18-кылымдын ортосунда Карл Линней жана Франц Эпинус тарабынан Рене Хаю менен Антуан Сезар Беккерелдин маалыматтарына таянып изилденген. стресс жана электр заряды. Бул теорияны далилдеген эксперименттер жыйынтыксыз болгон.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги Кюри компенсаторундагы пьезокристаллдын көрүнүшү түз пьезоэлектрдик эффекттин демонстрациясы болуп саналат. Бир туугандар Пьер жана Жак Кюри пироэлектроэнергия жөнүндөгү билимдерин негизги кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү менен айкалыштырышып, пироэлектроэнергияны алдын ала айтышкан. Алар кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айта алышкан жана турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардагы эффектин көрсөтүшкөн. Натрий калий тартраты тетрагидрат жана кварц да пьезоэлектрикти көрсөттү. Пьезоэлектрдик диск деформацияланганда чыңалуу жаратат; формасынын езгерушу Кюрилердин демонстрациясында абдан апыртылган.
Алар ошондой эле тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айта алышкан жана анын артында турган фундаменталдуу термодинамикалык принциптерди математикалык түрдө чыгара алышкан. Габриэль Липпман муну 1881-жылы жасаган. Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экенин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүшкөн.
Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика лабораториялык кызыкчылык бойдон калды, бирок ал Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болгон. Алардын пьезоэлектрикасын көрсөткөн кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо боюнча иши Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизикинин (Кристалл физикасынын окуу китеби) басылышы менен аяктады, анда пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстары сүрөттөлгөн жана пьезоэлектрдик туруктуулуктарды колдонуу менен катуу аныкталган.
Сонардагы пьезоэлектрдик приборлорду практикалык колдонуу Биринчи дүйнөлүк согуш учурунда иштелип чыккан. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультра үндүү суу астында жүрүүчү детекторду иштеп чыгышкан. Бул детектор жогорку жыштыктагы импульс чыгаргандан кийин кайтып келген жаңырды аныктоо үчүн гидрофон деп аталган болот плиталарга кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн турган. Объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объектке чейинки аралыкты эсептей алышкан. Сонарда пьезоэлектриканы колдонуу ийгиликтүү болду жана долбоор ондогон жылдар бою пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жаратты.
Керамика
Пьезоэлектрдик материалдар колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоочу катуу заттар. Пьезоэлектрилик гректин πιέζειν (piezein) "кысуу" же "басуу" деген сөзүнөн жана ἤλεκτρον (ēlektron) электр зарядынын байыркы булагы болгон "янтарь" деген сөздөн алынган. Пьезоэлектрдик материалдар ар кандай колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда жана жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө колдонулат.
Пьезоэлектрдик материалдар кристаллдарда, керамикада, биологиялык заттарда, сөөктө, ДНКда жана белоктордо кездешет. Керамика күнүмдүк тиркемелерде колдонулган эң кеңири таралган пьезоэлектрдик материалдар. Керамика металл оксиддеринин, мисалы, коргошун цирконат титанаты (PZT) сыяктуу, катуу затты түзүү үчүн жогорку температурага чейин ысытылат. Керамика өтө бышык жана экстремалдык температурага жана басымга туруштук бере алат.
Пьезоэлектрдик керамика ар кандай колдонууга ээ, анын ичинде:
• Факел жана тамеки от жагыгычтар сыяктуу тамак бышыруу жана жылытуу үчүн газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу.
• Медициналык сүрөттөө үчүн УЗИ толкундарын түзүү.
• Саат генераторлору жана электрондук приборлор үчүн жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү.
• Тактык менен таразалоодо колдонуу үчүн микробаланстарды түзүү.
• Оптикалык жыйнактарды ультра так фокустоо үчүн ультра үн соплолорду айдоо.
• Атомдордун масштабында сүрөттөрдү чече ала турган зонддук микроскопторду сканерлөө үчүн негиз түзүү.
• Электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптар жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлер.
Пьезоэлектрдик керамика керектөөчү электроникадан медициналык сүрөткө чейин кеңири спектрде колдонулат. Алар өтө бышык жана экстремалдык температурага жана басымга туруштук бере алат, бул аларды ар кандай тармактарда колдонуу үчүн идеалдуу кылат.
Биологиялык зат
Пьезоэлектричество – белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Ал гректин «кысуу же басуу» дегенди билдирген «piezein» сөзүнөн жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь» дегенди билдирген «ēlektron» сөзүнөн алынган.
Сөөк, ДНК жана белоктор сыяктуу биологиялык заттар пьезоэлектрикти көрсөткөн материалдардын арасында. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Бул материалдардын мисалдарына коргошун цирконат титанат кристаллдары кирет, алар статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда, кристаллдар өздөрүнүн статикалык өлчөмүн өзгөртүп, тескери пьезоэлектрдик эффект аркылуу ультра үн толкундарын пайда кылат.
Пьезоэлектриканын ачылышы 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри тарабынан жасалган. Ошондон бери ал ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылды, мисалы:
• Үн чыгаруу жана аныктоо
• Пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу
• Жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү
• Саат генератору
• Электрондук приборлор
• Микробаланстар
• УЗИ соплолорун айдаңыз
• Ультра жакшы фокустоочу оптикалык жыйындар
• Сканирлөөчү микроскоптордун негизин түзөт
• Сүрөттөрдү атомдордун масштабында чечиңиз
• Электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралардагы пикаптар
• Заманбап электрондук барабандардагы триггерлер
Пьезоэлектри күнүмдүк буюмдарда да колдонулат, мисалы, газ бышыруу жана жылытуу шаймандары, факелдер, тамеки оттору жана башкалар. Пироэлектрдик эффект, бул температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын өндүрүү, 18-кылымдын ортосунда Карл Линней жана Франц Аэпинус тарабынан изилденген. Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимдерине таянып, алар механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты аныкташкан, бирок алардын эксперименттери жыйынтыксыз болгон.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги Кюри компенсаторундагы пьезокристаллдын көрүнүшү түз пьезоэлектрдик эффекттин демонстрациясы болуп саналат. Бир туугандар Пьер менен Жак Кюри пироэлектрдик билимдерин жана кристаллдык түзүлүштөр жөнүндөгү түшүнүгүн бириктирип, пироэлектрдик алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айтууга жардам беришкен. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Натрий жана калий тартраты тетрагидрат жана кварц да пьезоэлектрдик касиетке ээ болгон жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган. Бул эффект Кюрилер тарабынан тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтуу үчүн өтө апыртылган. Тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан негизги термодинамикалык принциптерден математикалык түрдө чыгарылган.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Пьер жана Мари Кюри полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болуп калганга чейин ондогон жылдар бою пьезоэлектри лабораториялык кызыкчылык бойдон калды. Алардын пьезоэлектрикасын көрсөткөн кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун «Лербух дер Кристаллфизик» (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады.
сөөк
Пьезоэлектричество – белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Сөөк бул көрүнүштү чагылдырган материалдардын бири.
Сөөк - коллаген, кальций жана фосфор сыяктуу белоктордон жана минералдардан турган биологиялык заттын бир түрү. Ал бардык биологиялык материалдардын ичинен эң пьезоэлектрик болуп саналат жана механикалык стресске дуушар болгондо чыңалууну жаратууга жөндөмдүү.
Сөөктөгү пьезоэлектрдик эффект анын уникалдуу түзүлүшүнүн натыйжасы. Ал минералдардын матрицасында камтылган коллаген жипчелеринин тармагынан турат. Сөөк механикалык стресске дуушар болгондо, коллаген жипчелери кыймылдап, минералдар поляризацияланып, электр зарядын пайда кылат.
Сөөктөгү пьезоэлектрдик эффекттин бир катар практикалык колдонулушу бар. Ал сөөктүн сынганын жана башка аномалияларды аныктоо үчүн, мисалы, УЗИ жана рентгенография сыяктуу медициналык сүрөттөөдө колдонулат. Ал ошондой эле пьезоэлектрдик эффект аркылуу үн толкундарын түздөн-түз ички кулакка жөнөтүлгөн электрдик сигналдарга айландырган сөөк өткөргүч угуу аппараттарында колдонулат.
Сөөктөгү пьезоэлектрдик эффект жасалма муундар жана протездик буттар сыяктуу ортопедиялык имплантаттарда да колдонулат. Имплантаттар механикалык энергияны электр энергиясына айландыруу үчүн пьезоэлектрдик эффектти колдонушат, андан кийин ал аппаратты иштетүү үчүн колдонулат.
Мындан тышкары, сөөктө пьезоэлектрдик эффект жаңы медициналык дарылоону иштеп чыгууда колдонуу үчүн изилденип жатат. Мисалы, изилдөөчүлөр сөөктүн өсүшүн стимулдаштыруу жана бузулган ткандарды калыбына келтирүү үчүн пьезоэлектрикти колдонууну изилдеп жатышат.
Жалпысынан, сөөктө пьезоэлектрдик эффект практикалык колдонуунун кеңири спектри менен кызыктуу көрүнүш. Бул ар кандай медициналык жана технологиялык колдонмолордо колдонулуп жатат жана жаңы дарылоо ыкмаларын иштеп чыгууда колдонуу үчүн изилденип жатат.
ДНК
Пьезоэлектричество – белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. ДНК бул эффектти көрсөткөн материалдардын бири. ДНК бардык тирүү организмдерде кездешүүчү биологиялык молекула жана төрт нуклеотиддик негиздерден турат: аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) жана тимин (Т).
ДНК механикалык стресске дуушар болгондо электр зарядын пайда кылуу үчүн колдонула турган татаал молекула. Бул ДНК молекулалары суутек байланыштары менен бирге кармалып турган нуклеотиддердин эки тилкесинен турганына байланыштуу. Бул байланыштар үзүлгөндө электр заряды пайда болот.
ДНКнын пьезоэлектрдик эффектиси ар кандай колдонмолордо колдонулган, анын ичинде:
• Медициналык имплантаттар үчүн электр энергиясын өндүрүү
• клеткалардагы механикалык күчтөрдү аныктоо жана өлчөө
• Нано масштабдагы сенсорлорду иштеп чыгуу
• ДНК секвенциясы үчүн биосенсорлорду түзүү
• Сүрөткө тартуу үчүн УЗИ толкундарын түзүү
ДНКнын пьезоэлектрдик эффектиси, ошондой эле нано зымдар жана нанотүтүкчөлөр сыяктуу жаңы материалдарды иштеп чыгууда анын потенциалдуу колдонулушу үчүн изилденип жатат. Бул материалдар энергияны сактоо жана сезүү, анын ичинде ар кандай колдонмолор үчүн колдонулушу мүмкүн.
ДНКнын пьезоэлектрдик эффектиси кеңири изилденген жана механикалык стресске өтө сезгич экени аныкталган. Бул аны жаңы материалдарды жана технологияларды иштеп чыгууну көздөгөн изилдөөчүлөр жана инженерлер үчүн баалуу куралга айлантат.
Жыйынтыктап айтканда, ДНК пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материал, ал колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Бул эффект ар кандай тиркемелерде, анын ичинде медициналык импланттарда, наноөлчөмдөгү сенсорлордо жана ДНК секвенирлөөдө колдонулган. Ал ошондой эле нано зымдар жана нанотүтүкчөлөр сыяктуу жаңы материалдарды иштеп чыгууда анын потенциалдуу колдонулушу үчүн изилденип жатат.
белоктор
Пьезоэлектричество – белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Белоктор, кристаллдар, керамика сыяктуу пьезоэлектрдик материалдар жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар бул эффектти көрсөтөт. Белоктор, атап айтканда, уникалдуу пьезоэлектрдик материал болуп саналат, анткени алар электр зарядын пайда кылуу үчүн деформациялануучу аминокислоталардын татаал түзүлүшүнөн турат.
Белоктор пьезоэлектрдик материалдын эң көп түрү болуп саналат жана алар ар кандай формада кездешет. Алар ферменттер, гормондор жана антителолор түрүндө, ошондой эле коллаген жана кератин сыяктуу структуралык белоктор түрүндө тапса болот. Протеиндер булчуң белоктору түрүндө да кездешет, алар булчуңдардын жыйрылышы жана эс алуусу үчүн жооптуу.
Белоктордун пьезоэлектрдик эффектиси алардын аминокислоталардын татаал түзүлүшүнөн тургандыгы менен шартталган. Бул аминокислоталар деформацияланганда электр зарядын пайда кылышат. Бул электр заряды андан кийин сенсорлор жана кыймылдаткычтар сыяктуу ар кандай түзүлүштөрдү иштетүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Белоктор да ар кандай медициналык колдонмолордо колдонулат. Мисалы, алар организмде кээ бир белоктордун бар экендигин аныктоо үчүн колдонулат, алар ооруларды аныктоо үчүн колдонулат. Алар ошондой эле инфекцияларды аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн болгон кээ бир бактериялардын жана вирустардын бар экендигин аныктоо үчүн колдонулат.
Белоктор ошондой эле ар кандай өнөр жайлык колдонмолордо колдонулат. Мисалы, алар ар кандай өнөр жай процесстери үчүн сенсорлорду жана кыймылдаткычтарды түзүү үчүн колдонулат. Алар ошондой эле учактарды жана башка транспорт каражаттарын курууда колдонула турган материалдарды түзүү үчүн колдонулат.
Жыйынтыктап айтканда, белоктор ар кандай колдонмолордо колдонула турган уникалдуу пьезоэлектрдик материал болуп саналат. Алар электр зарядын пайда кылуу үчүн деформациялануучу аминокислоталардын татаал түзүлүшүнөн турат жана алар ар кандай медициналык жана өнөр жайлык колдонмолордо колдонулат.
Пьезоэлектр менен энергия чогултуу
Бул бөлүмдө мен энергияны чогултуу үчүн пьезоэлектриканы кантип колдонсо болорун талкуулайм. Мен пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруудан баштап саат генераторлоруна жана микробаланстарга чейин пьезоэлектриканын ар кандай колдонмолорун карап чыгам. Мен ошондой эле пьезоэлектриктин тарыхын, аны Пьер Кюри ачкандан баштап Экинчи Дүйнөлүк Согушта колдонууга чейин изилдейм. Акырында, мен пьезоэлектрик енер жайынын азыркы абалын жана мындан аркы есуш мумкунчулугун талкуулайм.
Пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу
Пьезоэлектрдик - белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын пайда кылуу жөндөмдүүлүгү. «Пьезоэлектр» деген сөз гректин «piezein» (кысуу же басуу) жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «электрон» (янтарь) сөздөрүнөн келип чыккан. Кристаллдар, керамика сыяктуу пьезоэлектрдик материалдар жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар ар кандай колдонмолордо колдонулат.
Пьезоэлектри жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү үчүн, саат генератору катары, электрондук аппараттарда жана микробаланстарда колдонулат. Ал ошондой эле ультра үн соплолорун жана ультратаза фокустоочу оптикалык жыйындарды кууп чыгуу үчүн колдонулат. Пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу бул технологиянын популярдуу колдонмосу. Бул жогорку жыштыктагы титирөөнү пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик кристаллдарды колдонгон басып чыгаруунун бир түрү, ал баракка сыя тамчыларын чыгаруу үчүн колдонулат.
Пьезоэлектриктин ачылышы 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри эффектти ачкандан кийин башталган. Ошондон бери пьезоэлектрдик эффект ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн колдонулуп келет. Пьезоэлектр энергиясы газ бышыруу жана жылытуу шаймандары, факелдер, тамеки от алгычтар жана электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралардагы пикаптар жана заманбап электрондук барабандардагы триггерлер сыяктуу күнүмдүк буюмдарда колдонулат.
Илимий изилдөөдө пьезоэлектрик да колдонулат. Бул атомдордун масштабындагы сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган зонд микроскопторун сканерлөө үчүн негиз болуп саналат. Ал ошондой эле ультра үндүк импульстарды материалга жөнөтүүчү жана үзгүлтүктөрдү аныктоо жана куюлган металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды өлчөөчү УЗИ убакыт доменинин рефлексометрлеринде колдонулат.
Пьезоэлектрдик түзүлүштөрдүн жана материалдардын өнүгүшү жакшыраак иштөө жана өндүрүш процесстерин жеңилдетүү зарылдыгы менен шартталган. АКШда коммерциялык максатта кварц кристаллдарын иштеп чыгуу пьезоэлектрдик өнөр жайдын өсүшүнүн негизги фактору болуп калды. Ал эми, жапон өндүрүүчүлөрү тез маалымат менен бөлүшүп, жаңы тиркемелерди иштеп чыгууга жетишти, бул япон рыногунда тез өсүшкө алып келди.
Пьезоэлектро биздин энергияны колдонуу ыкмасын өзгөрттү, от жагуу сыяктуу күнүмдүк буюмдардан алдыңкы илимий изилдөөлөргө чейин. Бул бизге жаңы материалдарды жана тиркемелерди изилдөөгө жана иштеп чыгууга мүмкүндүк берген ар тараптуу технология жана келечектеги жылдар бою жашообуздун маанилүү бөлүгү болуп кала берет.
Жогорку вольттуу электр энергиясын иштеп чыгаруу
Пьезоэлектричество – белгилүү бир катуу материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. «Пьезоэлектр» сөзү гректин «кысуу» же «басуу» дегенди билдирген «piezein» жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь» дегенди билдирген «ēlektron» сөздөрүнөн келип чыккан. Пьезоэлектрика – инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүү.
Пьезоэлектрдик эффект – кайра жаралуучу процесс; пьезоэлектрикти көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти, колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышын көрсөтөт. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар ультра үн толкундарын өндүрүүдө колдонулган тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү болгон тышкы электр талаасы колдонулганда статикалык өлчөмүн өзгөртө алат.
Пьезоэлектрдик эффект ар түрдүү тармактарда, анын ичинде жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө колдонулат. Пьезоэлектрдик материалдар үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, саат генераторлорунда, электрондук приборлордо, микробаланстарда, жетектөөчү ультраүн соплолорунда жана өтө майда фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдө колдонулат.
Пьезоэлектри күнүмдүк тиричиликте да колдонулат, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, шаманаларда, тамеки от алгычтарда жана температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылган пироэлектрдик эффект материалдарында газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу. Бул эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдеп, Рене Хаю менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты аныкташкан, бирок алардын эксперименттери жыйынтыксыз болгон.
Пироэлектрдин бириккен билими жана негизги кристаллдык структураларды түшүнүү пироэлектр энергиясын алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүндүк берди. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Натрий калий тартраты тетрагидраты жана кварц да пьезоэлектрикти көрсөтүшкөн жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган. Бул Кюрилердин тике пьезоэлектрдик эффекттин демонстрациясында өтө апыртылган.
Бир туугандар Пьер жана Жак Кюрилер пьезоэлектрдик кристаллдардагы электр-эласто-механикалык деформациялардын толук реверсивдүүлүгүн сандык жактан далилдешти. Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика лабораториялык кызыкчылык бойдон калды, бирок ал Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болгон. Алардын пьезоэлектрикасын көрсөткөн кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо боюнча иши Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизикинин (Кристалл физикасынын окуу китеби) басылышы менен аяктады, анда пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстары сүрөттөлгөн жана пьезоэлектрдик туруктуулуктарды колдонуу менен катуу аныкталган.
Пьезоэлектрдик приборлорду практикада колдонуу Биринчи Дүйнөлүк Согуш учурунда Сонарды иштеп чыгуу менен башталган. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультра үндүү суу астында жүрүүчү детекторду иштеп чыгышкан. Детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана кайтарылган жаңырды аныктоочу гидрофондон турган. Өзгерткичтен жогорку жыштыктагы импульс чыгаруу жана объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объекттин алыстыгын эсептей алышкан. Алар сонарды ийгилиги үчүн пьезоэлектрди колдонушкан жана долбоор кийинки ондогон жылдар бою пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жаратты.
Жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденген жана иштелип чыккан. Пьезоэлектрдик түзүлүштөр ар түрдүү тармактарда үйлөрдү тапты, мисалы, керамикалык фонограф картридждери, алар ойноткучтун дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана арзаныраак, так пленерлер үчүн жасалды, аларды тейлөө арзан жана куруу оңой. Ультрадыбысты өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгуу суюктуктардын жана катуу заттардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берди, натыйжада материалдарды изилдөөдө чоң жетишкендиктер болду. Ультрадыбыстык убакыт доменинин рефлексометрлери материалга ультра үн импульсун жөнөтөт жана металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөп, структуралык коопсуздукту жакшыртат.
Экинчи дүйнөлүк согуш АКШ, Орусия жана Япониядагы көз карандысыз изилдөө топтору fer деп аталган синтетикалык материалдардын жаңы классын ачкан.
Саат генератору
Пьезоэлектричество – белгилүү бир материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Бул көрүнүш бир катар пайдалуу колдонмолорду, анын ичинде саат генераторлорун түзүү үчүн колдонулган. Саат генераторлору - так убакыт менен электрдик сигналдарды өндүрүү үчүн пьезоэлектриканы колдонгон түзүлүштөр.
Саат генераторлору компьютерлерде, телекоммуникацияларда жана автомобиль системаларында сыяктуу ар кандай тиркемелерде колдонулат. Алар ошондой эле электрдик сигналдардын так убактысын камсыз кылуу үчүн кардиостимуляторлор сыяктуу медициналык аппараттарда колдонулат. Сааттын генераторлору өнөр жай автоматикасында жана робототехникада да колдонулат, мында так убакытты аныктоо зарыл.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын сызыктуу электромеханикалык өз ара аракетине негизделген. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар электр талаасы колдонулганда механикалык штамм жаратышы мүмкүн. Бул тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү жана УЗИ толкундарын өндүрүү үчүн колдонулат.
Саат генераторлору бул тескери пьезоэлектрдик эффектти так убакыт менен электрдик сигналдарды түзүү үчүн колдонушат. Пьезоэлектрдик материал электр талаасынын таасиринен деформацияланып, анын белгилүү бир жыштыкта титирөөсүнө алып келет. Андан кийин бул термелүү электрдик сигналга айландырылат, ал так убакыт сигналын түзүү үчүн колдонулат.
Сааттын генераторлору медициналык приборлордон баштап өнөр жай автоматташтыруусуна чейин ар түрдүү тармактарда колдонулат. Алар ишенимдүү, так жана колдонууга оңой, бул аларды көптөгөн тиркемелер үчүн популярдуу тандоо болуп саналат. Piezoelectricity заманбап технологиянын маанилүү бөлүгү болуп саналат, жана саат генераторлор бул кубулуштун көптөгөн колдонмолордун бири гана болуп саналат.
Электрондук шаймандар
Пьезоэлектричество – белгилүү бир катуу материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Пьезоэлектрдик эффект деп аталган бул кубулуш электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралардагы пикаптардан баштап, заманбап электрондук барабандардагы триггерлерге чейин түрдүү электрондук түзүлүштөрдө колдонулат.
Пьезоэлектрилик гректин πιέζειν (piezein) "кысуу" же "басуу" деген сөзүнөн жана ἤλεκτρον (ēlektron) электр зарядынын байыркы булагы болгон "янтарь" дегенди билдирет. Пьезоэлектрдик материалдар - бул пьезоэлектрдик эффектти көрсөткөн кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК белоктору сыяктуу биологиялык заттар.
Пьезоэлектрдик эффект – инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттешүү. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, ал колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар ультра үн толкундарын өндүрүүдө колдонулган тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү болгон тышкы электр талаасы колдонулганда статикалык өлчөмүн өзгөртө алат.
Пьезоэлектриктин ачылышы француз физиктери Пьер менен Жак Кюриге таандык, алар 1880-жылы тике пьезоэлектрдик эффектти көрсөткөн. Алардын пироэлектрдик билими жана негизги кристаллдык структураларды түшүнүүсү пироэлектрдик эффектти алдын ала айтууга түрткү берген. кристаллдык жүрүм-турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен көрсөтүлдү.
Пьезоэлектри күнүмдүк тиричиликте колдонулуп келет, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу, факелдер, тамеки от алгычтар жана температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылган пироэлектрдик эффект материалдары. Муну 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдеп, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты көрсөткөн Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып изилдешкен. Шотландиядагы Кюри компенсатор музейинде пьезокристаллдын көрүнүшү бир тууган Кюрилердин тике пьезоэлектрдик эффектин көрсөткөнгө чейин эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Пьезоэлектрика ар кандай электрондук түзүлүштөрдө, электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралардагы пикаптардан баштап, заманбап электрондук барабандардагы триггерлерге чейин колдонулат. Ал ошондой эле үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда, микробаланстарда, ультрадыбысты жетектөөчү саптамаларда жана ультра жакшы фокустоочу оптикалык жыйындарда колдонулат. Пьезоэлектрика ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган зонд микроскопторун сканерлөө үчүн негиз болуп саналат.
Микробаланс
Пьезоэлектричество – белгилүү бир катуу материалдардын колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Пьезоэлектрилик гректин πιέζειν (piezein), “кысуу” же “басуу” деген сөзүнөн жана ἤλεκτρον (ēlektron), электр зарядынын байыркы булагы болгон “янтарь” дегенди билдирет.
Пьезоэлектр энергиясы күнүмдүк тиричиликте колдонулат, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу шаймандары, факелдер, тамеки оттору жана башкалар үчүн газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу. Ал үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда да колдонулат.
Пьезоэлектри жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү үчүн да колдонулат жана микробаланс сыяктуу саат генераторлорунун жана электрондук түзүлүштөрдүн негизин түзөт. Пьезоэлектрилик ошондой эле ультра үн соплолорун жана ультратаза фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдү айдаш үчүн колдонулат.
Пьезоэлектриктин ачылышы 1880-жылы француз физиктери Жак менен Пьер Кюриге таандык. Бир тууган Кюрилер пироэлектроэнергия жөнүндөгү билимдерин жана кристаллдык түзүлүштөр жөнүндөгү түшүнүгүн бириктирип, пьезоэлектрдик концепцияны пайда кылышкан. Алар кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айта алышкан жана турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардагы эффектин көрсөтүшкөн.
Пьезоэлектрдик эффект үн чыгаруу жана аныктоо үчүн пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылган. Биринчи дүйнөлүк согуш маалында Сонардын өнүгүшү пьезоэлектр энергиясын колдонуудагы чоң жетишкендик болгон. Экинчи дүйнөлүк согуштан кийин Америка Кошмо Штаттарынын, Россиянын жана Япониянын көз карандысыз изилдөө топтору табигый материалдардан он эсе жогору пьезоэлектрдик туруктуулуктарды көрсөткөн ферроэлектриктер деп аталган синтетикалык материалдардын жаңы классын табышкан.
Бул барий титанатын жана кийинчерээк коргошун цирконатты титанаттын материалдарын интенсивдүү изилдөөгө жана өнүктүрүүгө алып келди, алар белгилүү бир колдонуу үчүн өзгөчө касиеттерге ээ. Пьезоэлектрдик кристаллдарды колдонуунун маанилүү мисалы Экинчи Дүйнөлүк Согуштан кийин Bell Telephone Laboratories тарабынан иштелип чыккан.
Фредерик Р. Лак радиотелефония инженерия бөлүмүндө иштеп, температуранын кеңири диапазонунда иштеген кесилген кристаллды иштеп чыккан. Lack's кристалл мурунку кристаллдардын оор аксессуарларына муктаж болгон эмес, бул аны учактарда колдонууну жеңилдеткен. Бул өнүгүү союздаштардын аба күчтөрүнө авиациялык радиону колдонуу менен макулдашылган массалык чабуулдарды жасоого мүмкүндүк берди.
Америка Кошмо Штаттарында пьезоэлектрдик приборлорду жана материалдарды иштеп чыгуу бир нече компанияны бизнесте кармап, кварц кристаллдарын иштеп чыгуу коммерциялык максатта пайдаланылган. Пьезоэлектрдик материалдар ошондон бери ар кандай колдонмолордо, анын ичинде медициналык сүрөт тартууда, ультраүн тазалоодо жана башкаларда колдонулуп келет.
Drive Ultrasonic Nozzle
Пьезоэлектрика - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. Бул колдонулуучу механикалык стресске жооп болуп саналат жана гректин «кысуу» же «басуу» дегенди билдирген «piezein» жана электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь» дегенди билдирген «электрон» сөздөрүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик эффект – инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электр механикалык өз ара аракеттенүүсү. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички генерациясы. Буга мисал катары коргошун цирконаттын титанат кристаллдары саналат, алар статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда, кристаллдар өздөрүнүн статикалык өлчөмүн өзгөртүп, тескери пьезоэлектрдик эффект пайда болот, бул ультра үн толкундарын пайда кылат.
Француз физиктери Жак жана Пьер Кюри 1880-жылы пьезоэлектриканы ачышкан жана андан бери ал ар кандай пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо колдонулуп келет. Пьезоэлектри күнүмдүк колдонууну да табат, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, факелдерде, тамеки күйгүчтөрүндө жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу.
Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылуучу материал болгон пироэлектрдик эффектти Карл Линней, Франц Аэпинус изилдеп, 18-кылымдын орто ченинде Рене Хаю менен Антуан Сезар Беккерелден билим алып, механикалык стресс менен механикалык стресстин ортосундагы байланышты аныкташкан. электр заряды. Муну далилдеген эксперименттер жыйынтыксыз болгон.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги Кюри компенсаторундагы пьезокристаллдын көрүнүшү бир тууган Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы болуп саналат. Пироэлектрдик билимдерин бириктирүү жана кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү пироэлектроэнергияны болжолдоого алып келди жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айтууга мүмкүндүк берди. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Натрий жана калий тартраты тетрагидрат жана кварц да пьезоэлектрдик касиетке ээ болгон жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган. Муну Кюрилер 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан фундаменталдуу термодинамикалык принциптерден математикалык жактан чыгарылган тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтуу үчүн өтө апыртышкан.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика лабораториялык кызыкчылык бойдон калууда, бирок Пьер менен Мари Кюри пьезоэлектрдик энергияны көрсөткөн кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо иштеринде полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болгон. Бул Вольдемар Фойгтун Lehrbuch der Kristallphysik (Кристалл физикасы боюнча окуу китеби) басылып чыгышы менен аяктады, анда пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстары сүрөттөлгөн жана тензордук анализ аркылуу пьезоэлектрдик туруктуулуктар катуу аныкталган.
Пьезоэлектрдик приборлордун практикалык колдонулушу Биринчи дүйнөлүк согуш учурунда иштелип чыккан сонардан башталган. Францияда Пол Ланжевин жана анын кесиптештери ультраүн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан. Детектор жогорку жыштыктагы импульс чыгаргандан кийин кайтып келген жаңырды аныктоо үчүн гидрофон деп аталган болот плиталарга кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн турган. Объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объекттин алыстыгын эсептей алышкан. Сонарда пьезоэлектриканы колдонуу ийгиликтүү болду жана долбоор ондогон жылдар бою пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жаратты.
Жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденип, иштелип чыкты жана пьезоэлектрдик түзүлүштөр керамикалык фонограф картридждери сыяктуу тармактарда үйлөрдү тапты, алар ойноткучтун дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана арзаныраак, так пленерлерди түздү, аларды тейлөө арзан жана куруу оңой болду. . Ультрадыбысты өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгуу суюктуктардын жана катуу заттардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берди, натыйжада материалдарды изилдөөдө чоң жетишкендиктер болду. Ультрадыбыстык убакыт доменинин рефлексометрлери материал аркылуу ультра үн импульсун жөнөтөт жана куюлган металл жана таш буюмдардын ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөйт.
Ультра жакшы фокустоочу оптикалык ассамблеялар
Пьезоэлектрилик – бул кээ бир материалдардын механикалык стресске дуушар болгондо электр зарядын топтоо жөндөмдүүлүгү. Бул инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын электрдик жана механикалык абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүү. Пьезоэлектрика кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектрикти көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти көрсөтөт, ал колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы.
Пьезоэлектрилик ар кандай колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, ошондой эле жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө колдонулган. Пьезоэлектрилик ошондой эле струйный басып чыгарууда, саат генераторлорунда, электрондук шаймандарда, микробаланстарда, ультрадыбысты жетектөөчү саптамаларда жана өтө майда фокустоочу оптикалык жыйындарда колдонулат.
Пьезоэлектр 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри тарабынан ачылган. Пьезоэлектрдик эффект үн чыгаруу жана аныктоо, ошондой эле жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү сыяктуу пайдалуу колдонмолордо колдонулат. Пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу да колдонулат, ошондой эле саат генераторлору, электрондук шаймандар, микробаланстар, ультрадыбысты жетектөөчү саптамалар жана ультра майда фокустоочу оптикалык жыйындар.
Пьезоэлектр энергиясы күнүмдүк колдонууда өз жолун тапты, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу шаймандары үчүн газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу, шамдар, тамеки күйгүчтөрү жана температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылган пироэлектрдик эффект материалдары. Бул эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдеп, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты көрсөткөн Рене Хаю менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып изилдешкен. Эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги Кюри компенсаторундагы пьезокристаллдын көрүнүшү бир тууган Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы болуп саналат. Пироэлектрдик билими жана негизги кристаллдык структуралар жөнүндөгү түшүнүгү менен айкалышып, алар пироэлектрдик болжолдоону жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүнү пайда кылышкан. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасиринде көрсөтүлгөн.
Натрий жана калий тартраты тетрагидраты, кварц жана Рошель тузу пьезоэлектрдик касиетти көрсөтүшкөн жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган, бирок форманын өзгөрүшү өтө апыртылган. Кюрилер тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтышкан, ал эми тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан фундаменталдуу термодинамикалык принциптерден математикалык түрдө чыгарылган. Кюрилер тескери эффекттин бар экенин дароо ырастап, электро-эффекттин толук кайтарымдуулугунун сандык далилин алышкан пьезоэлектрдик кристаллдардагы эласто-механикалык деформациялар.
Пьер жана Мари Кюри полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болуп калганга чейин ондогон жылдар бою пьезоэлектри лабораториялык кызыкчылык бойдон калды. Алардын пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады. Бул пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстарын сүрөттөгөн жана пьезоэлектрдик приборлорду практикалык колдонуу үчүн тензордук анализди колдонуу менен пьезоэлектрдик туруктууларды катуу аныктаган.
Сонарды өнүктүрүү пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жараткан ийгиликтүү долбоор болду. Ондогон жылдар өткөндөн кийин, жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденген жана иштелип чыккан. Пьезоэлектрдик түзүлүштөр ар түрдүү тармактарда үйлөрдү тапты, мисалы, керамикалык фонограф картридждери, бул плеер дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана пластинка ойноткучтарды арзандатып, тейлөөнү жана курууну жеңилдетти. Ультрадыбыстык өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгуу суюктуктардын жана катуу заттардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берди, натыйжада материалдарды изилдөөдө чоң жетишкендиктер болду. Ультрадыбыстык убакыт доменинин рефлексометрлери материалга ультра үн импульсун жөнөтөт жана металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөп, структуралык коопсуздукту жакшыртат.
Пьезоэлектрдик кызыкчылык чөйрөсүнүн башталышы кварц кристаллдарынан иштелип чыккан жаңы материалдардын пайдалуу патенттери менен бекемделген, алар пьезоэлектрдик материал катары коммерциялык түрдө пайдаланылган. Окумуштуулар өндүрүмдүүлүгү жогору материалдарды издеп, материалдардагы жетишкендиктерге жана өндүрүш процесстеринин жетилгендигине карабастан, Америка Кошмо Штаттарынын рыногу тез өскөн жок. Тескерисинче, жапон өндүрүүчүлөрү тез маалымат менен бөлүштү жана Америка Кошмо Штаттарынын пьезоэлектрдик өнөр жайынын өсүшү үчүн жаңы тиркемелер жапон өндүрүүчүлөрүнөн айырмаланып жапа чекти.
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар
Бул бөлүмдө мен пьезоэлектриканын заманбап технологияда кандайча колдонулары жөнүндө сөз кылам. Атомдордун масштабында сүрөттөрдү чече ала турган сканерлөөчү микроскоптордон баштап, электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарга жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерге чейин, пьезоэлектриктер көптөгөн түзүлүштөрдүн ажырагыс бөлүгү болуп калды. Мен пьезоэлектриканын тарыхын жана анын ар кандай тиркемелерде кандайча колдонулганын изилдейм.
Формалары Сканирлөөчү микроскоптордун негизи
Пьезоэлектрика - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. Бул колдонулган механикалык стресске жооп болуп саналат жана пьезоэлектрилик деген сөз гректин πιέζειν (piezein) “кысуу” же “басуу” деген сөзүнөн жана ἤλεκτρον (ēlektron) “янтарь” дегенди билдирет, электр зарядынын байыркы булагы.
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар - кыймылды пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик эффектти колдонуучу түзүлүштөр. Бул эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттешүү. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, ал колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Өлчөнө турган пьезоэлектрикти пайда кылган материалдардын мисалдары коргошун цирконаттын титанат кристаллдары.
Пьезоэлектрдик эффект үндү өндүрүү жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү, саат генераторлору жана микробаланс жана ультрадыбыстық саптамалар сыяктуу электрондук шаймандарда, ультра так фокустоочу оптикалык жыйындар үчүн пайдалуу колдонмолордо колдонулат. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт.
Пьезоэлектр 1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри тарабынан ачылган. Пьезокристаллдын жана Кюри компенсаторунун көрүнүшүн Шотландиядагы Хантериан музейинен көрүүгө болот, бул бир тууган Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы.
Пироэлектроэнергия жөнүндөгү билимдерин жана кристаллдык түзүмдөрдү түшүнүүлөрүн бириктирүү пироэлектрдик болжолдоону пайда кылды, бул аларга кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айтууга мүмкүндүк берди. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Натрий жана калий тартраты тетрагидрат, кварц жана Рошель тузу пьезоэлектрдик касиетке ээ болгон жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган, бирок бул Кюрилер тарабынан өтө апыртылган.
Алар ошондой эле тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтышкан жана бул 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан фундаменталдуу термодинамикалык принциптерден математикалык жактан чыгарылган. Кюрилер тескери эффекттин бар экенин дароо тастыкташты жана электроэласто-эффекттин толук кайтарымдуулугунун сандык далилин алууга өтүштү. пьезоэлектрдик кристаллдардагы механикалык деформациялар.
Пьер жана Мари Кюри полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болуп калганга чейин ондогон жылдар бою пьезоэлектри лабораториялык кызыкчылык бойдон калды. Алардын пьезоэлектрдик кристалл түзүмдөрүн изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизикинин (Кристал физикасынын окуу китеби) басылышы менен аяктады, анда пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстары сүрөттөлгөн жана пьезоэлектрдик анализ менен тензордук туруктуулуктар катуу аныкталган.
Бул биринчи дүйнөлүк согуш учурунда иштелип чыккан сонар сыяктуу пьезоэлектрдик приборлорду практикада колдонууга алып келди. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультраүн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан. Бул детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана өзгөрткүчтөн жогорку жыштыктагы импульс чыгаргандан кийин кайтып келген жаңырды аныктоо үчүн гидрофондон турган. Объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объекттин алыстыгын эсептей алышкан. Алар пьезоэлектрдик энергияны бул сонарды ийгиликтүү ишке ашыруу үчүн колдонушкан жана долбоор ондогон жылдар бою пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жараткан.
Жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденип, иштелип чыкты жана пьезоэлектрдик түзүлүштөр көптөгөн тармактарда үйлөрдү тапты, мисалы, керамикалык фонограф картридждери, плеердин дизайнын жөнөкөйлөштүрдү жана арзаныраак жана так ойноткучтарды тейлөө үчүн арзан жана оңой болгон пластинкаларды түзүштү. куруу. Ультрадыбысты өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгуу суюктуктардын жана катуу заттардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берди, натыйжада материалдарды изилдөөдө чоң жетишкендиктер болду. Ультрадыбыстык убакыт доменинин рефлексометрлери материалга ультра үн импульсун жөнөтөт жана металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөп, структуралык коопсуздукту жакшыртат.
Экинчи дүйнөлүк согуш учурунда, көз карандысыз изилдөө топтору Бириккен
Сүрөттөрдү атомдордун масштабында чечиңиз
Пьезоэлектрика - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. Бул колдонулган механикалык стресске жооп болуп саналат жана гректин "piezein" сөзүнөн келип чыккан, кысуу же басуу дегенди билдирет. Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат.
Пьезоэлектрика кайра жаралуучу процесс жана пьезоэлектрдик эффектти көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, ал колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Буга мисал катары коргошун цирконат титанат кристаллдары кирет, алар статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар ультра үн толкундарын өндүрүүдө колдонулган тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү болгон тышкы электр талаасы колдонулганда статикалык өлчөмүн өзгөртөт.
Француз физиктери Жак жана Пьер Кюри 1880-жылы пьезоэлектриканы ачышкан. Пьезоэлектрдик эффект үн чыгаруу жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү, саат генераторлору жана электрондук шаймандар сыяктуу ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылган. microbalances жана ультра үн соплолорун айдайт. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт.
Пьезоэлектри күнүмдүк тиричиликте да колдонулат, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, факелдерде, тамеки күйгүчтөрүндө жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электрдик потенциалды пайда кылуучу материал болгон пироэлектрдик эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдешкен. Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимдерине таянып, алар механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты аныкташкан, бирок алардын эксперименттери жыйынтыксыз болгон.
Глазгодогу Мергенчилер музейине келгендер бир туугандар Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы болгон пьезокристалл Кюри компенсаторун көрө алышат. Пироэлектрдик билими жана негизги кристаллдык структураларды түшүнүү менен айкалышып, алар пироэлектролукту алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүнчүлүк түзүштү. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Натрий жана калий тартраты тетрагидрат, кварц жана Рошель тузу пьезоэлектрдик касиетти көрсөттү, ал эми пьезоэлектрдик диск деформацияланганда чыңалууну жаратат, бирок формасынын өзгөрүшү өтө апыртылган. Кюрилер тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айта алышкан жана тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан негизги термодинамикалык принциптерден математикалык түрдө чыгарылган.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика лабораториялык кызыкчылык бойдон калууда, бирок ал Пьер менен Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болгон. Алардын пьезоэлектрдик кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады.
Пикаптар электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар - электр энергиясын механикалык энергияга айландыруу үчүн пьезоэлектрдик эффектти колдонгон электр кыймылдаткычтары. Пьезоэлектрдик эффект – бул кээ бир материалдардын механикалык стресске дуушар болгондо электр зарядын пайда кылуу жөндөмдүүлүгү. Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар сааттар жана сааттар сыяктуу кичинекей түзүлүштөрдү кубаттандыруудан баштап, роботтор жана медициналык жабдуулар сыяктуу чоңураак машиналарды кубаттоого чейин ар кандай колдонмолордо колдонулат.
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар пикаптарда электрондук түрдө күчөтүлгөн гитараларда колдонулат. Бул пикаптар гитаранын кылдарынын термелүүсүн электрдик сигналга айландыруу үчүн пьезоэлектрдик эффектти колдонушат. Андан кийин бул сигнал күчөтүлүп, гитаранын үнүн чыгарган күчөткүчкө жөнөтүлөт. Пьезоэлектрдик пикаптар заманбап электрондук барабандарда да колдонулат, алар барабан баштарынын термелүүсүн аныктоо жана аларды электрдик сигналга айландыруу үчүн колдонулат.
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар сканирлөөчү микроскоптордо да колдонулат, алар пьезоэлектрдик эффектти колдонуп, кичинекей зондду бетке жылдырышат. Бул микроскопко атомдордун масштабындагы сүрөттөрдү чечүүгө мүмкүндүк берет. Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар ошондой эле струйный принтерлерде колдонулат, мында алар басып чыгаруу башын алдыга жана артка жылдыруу үчүн колдонулат.
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар башка ар кандай тиркемелерде, анын ичинде медициналык приборлордо, автомобиль компоненттеринде жана керектөөчү электроникада колдонулат. Алар ошондой эле өнөр жай колдонмолорунда, мисалы, так тетиктерди өндүрүүдө жана татаал компоненттерди чогултууда колдонулат. Пьезоэлектрдик эффект ультра үн толкундарын өндүрүүдө да колдонулат, алар медициналык сүрөттөөдө жана материалдардагы кемчиликтерди аныктоодо колдонулат.
Жалпысынан, пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар кичинекей түзмөктөрдү кубаттандыруудан чоңураак машиналарды иштетүүгө чейин кеңири спектрде колдонулат. Алар пикаптарда электрондук күчөтүлгөн гитараларда, заманбап электрондук барабандарда, сканерлөөчү микроскоптордо, струйный принтерлерде, медициналык аппараттарда, автомобиль компоненттеринде жана керектөө электроникасында колдонулат. Пьезоэлектрдик эффект ультра үн толкундарын өндүрүүдө жана материалдардагы кемчиликтерди аныктоодо да колдонулат.
Заманбап электрондук барабандарды иштетет
Пьезоэлектрика - бул кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электр заряды. Бул колдонулган механикалык стресске бул материалдардын жооп болуп саналат. Пьезоэлектрилик деген сөз гректин “piezein”, “кысуу же басуу” деген сөзүнөн жана электр зарядынын байыркы булагы болгон “янтарь” дегенди билдирген “электрон” сөзүнөн келип чыккан.
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар - кыймылды пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик эффектти колдонуучу түзүлүштөр. Бул эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул кайра жаралуучу процесс, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички генерациясы. Буга мисал катары коргошун цирконаттын титанат кристаллдары саналат, алар статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда, кристаллдар өздөрүнүн статикалык өлчөмүн өзгөртүп, УЗИ толкундарын пайда кылат.
Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар ар кандай күнүмдүк тиркемелерде колдонулат, мисалы:
• Бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу
• Факелдер, тамеки от алгычтар жана пироэлектр эффективдүү материалдар
• Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын түзүү
• Үн чыгаруу жана аныктоо
• Пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу
• Жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү
• Саат генератору жана электрондук приборлор
• Микробаланстар
• Ультрадыбыстык саптамаларды жана өтө майда фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдү айдаңыз
• Сканирлөөчү микроскоптордун негизин түзөт
• Сүрөттөрдү атомдордун масштабында чечиңиз
• Пикаптар электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар
• Заманбап электрондук барабандарды иштетет.
Пьезоэлектрдик өзгөрткүчтөрдү электромеханикалык моделдөө
Бул бөлүмдө мен пьезоэлектрдик өзгөрткүчтөрдүн электромеханикалык моделин изилдейм. Мен пьезоэлектриканын ачылышынын тарыхын, анын бар экендигин далилдеген эксперименттерди, пьезоэлектрдик приборлорду жана материалдарды иштеп чыгууну карап чыгам. Мен француз физиктери Пьер менен Жак Кюри, Карл Линней жана Франц Эпинус, Рене Хауи жана Антуан Сезар Беккерел, Габриэль Липпман жана Вольдемар Фойгтун салымдарын талкуулайм.
Француз физиктери Пьер жана Жак Кюри
Пьезоэлектрика - бул электр заряды кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электромеханикалык кубулуш. Бул заряд колдонулган механикалык стресске жооп катары пайда болот. «Пьезоэлектр» сөзү гректин «пьезеин» — «кысуу же басуу» деген сөзүнөн жана «электрон» — «янтарь» дегенди билдирет, электр зарядынын байыркы булагы.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, мында колдонулган электр талаасына жооп катары механикалык штаммдын ички генерациясы пайда болот. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда, кристаллдар өздөрүнүн статикалык өлчөмүн өзгөртүп, тескери пьезоэлектрдик эффект деп аталган процессте ультра үн толкундарын пайда кылышат.
1880-жылы француз физиктери Пьер жана Жак Кюри пьезоэлектрдик эффектти ачышкан жана андан бери ал ар кандай пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда жана электрондук микробаланс жана ультрадыбыстық саптамалар сыяктуу приборлор, ультра так фокустоочу оптикалык жыйындар үчүн. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чече ала турган зонд микроскопторун сканерлөө үчүн негиз түзөт. Пьезоэлектро ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектри күнүмдүк колдонууну да табат, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, факелдерде, тамеки күйгүчтөрүндө жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары материал электрдик потенциалды пайда кылган пироэлектрдик эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып изилдешкен. механикалык стресс жана электр заряды, бирок алардын эксперименттери жыйынтыксыз болгон.
Пироэлектрдик билимдерин кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү менен айкалыштыруу менен, Кюрилер пироэлектр энергиясын алдын ала айтууга жана кристаллдардын жүрүм-турумун алдын ала айта алышкан. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасиринде көрсөтүлгөн. Натрий калий тартраты тетрагидрат жана кварц да пьезоэлектрикти көрсөттү. Пьезоэлектрдик диск деформацияланганда чыңалууну жаратат, бирок бул Кюрилердин демонстрациясында өтө апыртылган. Алар ошондой эле тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтып, аны 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан негизги термодинамикалык принциптерден математикалык түрдө чыгара алышкан.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Андан кийинки ондогон жылдар ичинде пьезоэлектрика Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү куралга айланганга чейин лабораториялык кызыкчылык бойдон кала берген. Алардын пьезоэлектрикасын көрсөткөн кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун «Лербух дер Кристаллфизик» (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады.
Эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты
Пьезоэлектрика - бул электр заряды кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электромеханикалык кубулуш. Бул колдонулган механикалык стресске жооп болуп саналат жана «пьезоэлектр» деген сөз гректин «piezein» — «кысуу же басуу» жана «электрон» — «янтарь» дегенди билдирет, электр зарядынын байыркы булагы.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул кайра жараян; пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар ультра үн толкундарын өндүрүүдө колдонулган тескери пьезоэлектрдик эффект деп аталган тышкы электр талаасы колдонулганда статикалык өлчөмүн өзгөртө алат.
Француз физиктери Пьер жана Жак Кюри 1880-жылы пьезоэлектрди ачышкан. Ошондон бери ал ар кандай пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда жана микробаланс сыяктуу электрондук шаймандарда колдонулуп келет. , ультрадыбыштык саптамаларды жана өтө майда фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдү айдаңыз. Ал ошондой эле атомдордун масштабындагы сүрөттөрдү чече турган сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт. Пьезоэлектрилик ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектр энергиясы тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, шаманаларда, тамеки от алгычтарда жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылууда күнүмдүк колдонулат. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары материал электрдик потенциалды пайда кылган пироэлектрдик эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин өз ара мамилелерин негиздеген билимине таянып изилдешкен. механикалык стресс жана электр зарядынын ортосунда. Эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Пироэлектрдик билимдер жана анын кристаллдык структураларын түшүнүү пироэлектр энергиясын алдын ала айтууга жана кристаллдардын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүндүк берди. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасиринде көрсөтүлгөн. Натрий калий тартраты тетрагидраты жана кварц да пьезоэлектрикти көрсөтүшкөн жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган. Бул Кюрилердин тике пьезоэлектрдик эффекттин демонстрациясында өтө апыртылган.
Бир туугандар Пьер жана Жак Кюри тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтышкан жана тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан фундаменталдуу термодинамикалык принциптерден математикалык түрдө чыгарылган. Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экенин дароо ырастап, толугу менен сандык далилдерди алууга өтүшкөн. пьезоэлектрдик кристаллдардагы электр-эласто-механикалык деформациялардын реверсивдүүлүгү.
Ондогон жылдар бою пьезоэлектрика лабораториялык кызыкчылык бойдон калды, бирок ал Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болгон. Алардын пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады. Бул пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстарын сүрөттөгөн жана тензордук анализдин жардамы менен пьезоэлектрдик туруктууларды катуу аныктаган. Бул пьезоэлектрдик өзгөрткүчтөрдүн биринчи практикалык колдонулушу болгон жана Сонар Биринчи Дүйнөлүк Согуш учурунда иштелип чыккан. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультраүн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан.
Карл Линней жана Франц Аэпинус
Пьезоэлектрика - бул электр заряды кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электромеханикалык кубулуш. Бул заряд колдонулган механикалык стресске жооп катары пайда болот. Пьезоэлектрика деген сөз гректин πιέζειν (piezein) "кысуу же басуу" деген сөзүнөн жана ἤλεκτρον (ēlektron) электр зарядынын байыркы булагы болгон "янтарь" дегенди билдирет.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектрикти көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, бул колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички жаралышы. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү болгон жана ультра үн толкундарын өндүрүүдө колдонулган тышкы электр талаасы колдонулганда өздөрүнүн статикалык өлчөмүн өзгөртө алышат.
1880-жылы француз физиктери Жак жана Пьер Кюри пьезоэлектрдик эффектти ачышкан жана андан бери ал көптөгөн пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда, электрондук шаймандарда, микробаланстарда колдонулат. , Ультрадыбыстык саптамаларды жана өтө майда фокустоочу оптикалык түзүлүштөрдү айдаңыз. Ал ошондой эле атомдордун масштабында сүрөттөрдү чечүү үчүн колдонулган зонд микроскопторду сканерлөө үчүн негиз түзөт. Пьезоэлектро ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектри күнүмдүк колдонууда да кездешет, мисалы, тамак бышыруу жана жылытуу түзүлүштөрүндө, шаманаларда, тамеки күйгүчтөрүндө жана пироэлектрдик эффектте газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылуу, бул материал температуранын өзгөрүшүнө жооп катары электр потенциалын пайда кылат. Бул эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдеп, Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты аныкташкан, бирок алардын эксперименттери жыйынтыксыз болгон.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги Кюри компенсаторундагы пьезокристаллдын көрүнүшү бир тууган Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы болуп саналат. Пироэлектрдик билимдерин кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү менен айкалыштыруу пироэлектрдик энергияны алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүндүк берди. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген. Рошель тузунан алынган натрий калий тартраты тетрагидраты жана кварц пьезоэлектрди көрсөттү, ал эми пьезоэлектрдик диск деформацияланганда чыңалуу жаратат, бирок Кюрилердин демонстрациясында бул өтө апыртылган.
Тескерисинче пьезоэлектрдик эффекттин болжолдоосун жана анын фундаменталдык термодинамикалык принциптеринен математикалык дедукциясын Габриэль Липпман 1881-жылы жасаган. Кюрилер тескери эффекттин бар экенин дароо ырастап, электроэластоэффекттин толук кайтарымдуулугунун сандык далилин алууга өтүшкөн. пьезоэлектрдик кристаллдардагы механикалык деформациялар. Ондогон жылдар бою пьезоэлектро лабораториялык кызыкчылык бойдон калууда, ал Пьер жана Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болуп калды, алар аны пьезоэлектри бар кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо үчүн колдонушкан. Бул Вольдемар Фойгтун Lehrbuch der Kristallphysik (Кристалл физикасы боюнча окуу китеби) басылып чыгышы менен аяктады, анда пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстары сүрөттөлгөн жана тензордук анализдин жардамы менен пьезоэлектрдик туруктуулуктар катуу аныкталган.
Пьезоэлектрдик өзгөрткүчтөрдүн бул практикалык колдонулушу Биринчи Дүйнөлүк Согуш учурунда Сонардын өнүгүшүнө алып келди. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультра үн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан. Детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана өзгөрткүчтөн жогорку жыштыктагы импульс чыгаргандан кийин кайтарылган жаңырды аныктоо үчүн гидрофондон турган. Объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объекттин алыстыгын эсептей алышкан. Алар бул сонарды ийгиликтүү кылуу үчүн пьезоэлектрди колдонушкан жана долбоор пьезоэлектрдик түзүлүштөргө интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жараткан.
Рене Хауи жана Антуан Сезар Беккерел
Пьезоэлектрика - бул кристаллдар, керамика сыяктуу кээ бир катуу материалдар жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар колдонулган механикалык стресске жооп катары электр зарядын топтогондо пайда болгон электромеханикалык кубулуш. Пьезоэлектрилик гректин “пьезеин” – “кысуу же басуу” деген сөзүнөн жана “электрон” – “янтарь” дегенди билдирет, электр зарядынын байыркы булагы.
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффект көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти, же колдонулган электр талаасынан келип чыккан механикалык штаммдын ички генерациясын көрсөтөт. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, тышкы электр талаасы колдонулганда кристаллдар статикалык өлчөмүн өзгөртө алат, натыйжада тескери пьезоэлектрдик эффект жана ультра үн толкундарын пайда кылат.
Француз физиктери Пьер жана Жак Кюри 1880-жылы пьезоэлектрдик эффектти ачышкан. Бул эффект үн чыгаруу жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү, саат генераторлору жана электрондук аппараттар сыяктуу ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн пайдаланылган. микробаланстар, ультрадыбысты башкаруучу саптамалар жана ультра жакшы фокустоочу оптикалык жыйындар сыяктуу. Ал ошондой эле атомдордун масштабындагы сүрөттөрдү чече ала турган сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт. Пьезоэлектрилик ошондой эле электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралар үчүн пикаптарда жана заманбап электрондук барабандар үчүн триггерлерде колдонулат.
Пьезоэлектрдик эффектти биринчи жолу 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Эпинус изилдеп, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты көрсөткөн Рене Хауи жана Антуан Сезар Беккерелдин билимдерине таянган. Бирок, эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты. Пироэлектрдик билим жана негизги кристаллдык структураларды түшүнүү менен айкалышып, бул пироэлектриканы алдын ала айтууга жана кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала билүүгө мүмкүнчүлүк берген. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасиринде көрсөтүлгөн. Натрий калий тартраты тетрагидраты жана кварц да пьезоэлектрикти көрсөтүшкөн жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган. Бул эффект Кюрилердин Шотландия музейинде түз пьезоэлектрдик эффектти көрсөткөн демонстрациясында өтө апыртылган.
Бир туугандар Пьер жана Жак Кюрилер пьезоэлектрдик кристаллдардагы электр-эласто-механикалык деформациялардын толук реверсивдүүлүгүн сандык жактан далилдешти. Пьер жана Мари Кюри полоний менен радийди ачууда маанилүү куралга айланганга чейин ондогон жылдар бою пьезоэлектри лабораториялык кызыкчылык бойдон кала берген. Бул иш пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдеп, аныктап, Вольдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристалл физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктаган.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экенин дароо тастыкташты жана тескери эффекттин негизги термодинамикалык принциптерин математикалык түрдө чыгарышты. Бул 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан жасалган. Биринчи дүйнөлүк согуш маалында пьезоэлектростанция Сонарды иштеп чыгуу үчүн колдонулган. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультра үндүү суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан. Бул детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана кайтарылган жаңырды аныктоочу гидрофондон турган. Өзгөргүчтөн жогорку жыштыктагы импульс чыгаруу жана объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөп, алар объектке чейинки аралыкты эсептей алышкан.
Пьезоэлектрдик кристаллдарды колдонуу Экинчи Дүйнөлүк Согуштан кийин Bell Telephone Laboratories тарабынан андан ары өнүккөн. Фредерик Р. Лак радиотелефония инженерия бөлүмүндө иштеген, температуранын кеңири диапазондорунда иштей ала турган кесилген кристаллды иштеп чыккан. Lack's кристалл мурунку кристаллдардын оор аксессуарларына муктаж болгон эмес, бул аны учактарда колдонууну жеңилдеткен. Бул өнүгүү союздаштардын аба күчтөрүнө авиациялык радиону колдонуу менен макулдашылган массалык чабуулдарды жасоого мүмкүндүк берди. Америка Кошмо Штаттарында пьезоэлектрдик приборлорду жана материалдарды өнүктүрүү тармагында согуш башталышын өнүктүрүү компанияларды сактап, жана иштелип чыккан жаңы материалдар үчүн пайдалуу патенттерди камсыз кылуу кызыкчылыктарын. Кварц кристаллдары коммерциялык максатта пьезоэлектрдик материал катары колдонулуп, илимпоздор жогорку натыйжалуу материалдарды издешти. Материалдардагы жетишкендиктерге жана өндүрүш процесстеринин жетилгендигине карабастан, АКШ
Габриэль Липпман
Пьезоэлектрика - бул электр заряды кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электромеханикалык кубулуш. Ал инверсиялык симметриялуу материалдардагы механикалык жана электрдик абалдардын өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасы. Пьезоэлектрди биринчи жолу 1880-жылы француз физиктери Пьер жана Жак Кюри ачышкан.
Пьезоэлектростанция ар кандай пайдалуу колдонмолор үчүн, анын ичинде үн чыгаруу жана аныктоо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгаруу жана жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүү үчүн пайдаланылган. Пьезоэлектрилик гректин πιέζειν (piezein) "кысуу же басуу" деген сөзүнөн жана ἤλεκτρον (ēlektron) электр зарядынын байыркы булагы болгон "янтарь" дегенди билдирет.
Пьезоэлектрдик эффект реверсивдуу, башкача айтканда, пьезоэлектрдик эффектти көрсөткөн материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти да көрсөтөт, мында механикалык штаммдын ички жаралышы электр талаасын колдонуудан келип чыгат. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар тышкы электр талаасы колдонулганда, алардын статикалык өлчөмүн өзгөртө алат, бул процесс тескери пьезоэлектрдик эффект деп аталат. Бул процесс УЗИ толкундарын өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Пьезоэлектрдик эффект 18-кылымдын ортосунан бери изилденип келе жатат, Карл Линней жана Франц Эпинус Рене Хауи менен Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып, механикалык стресс менен электр зарядынын ортосундагы байланышты аныкташкан. Бирок, эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты. Пироэлектр энергиясы жөнүндөгү биргелешкен билим жана негизги кристаллдык структураларды түшүнүү пироэлектрдик болжолдоону пайда кылгандан кийин гана изилдөөчүлөр кристаллдын жүрүм-турумун алдын ала айта алышкан. Бул турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасири менен далилденген.
Габриэль Липпман 1881-жылы тескери пьезоэлектрдик эффекттин негизги термодинамикалык принциптерин математикалык түрдө чыгарган. Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү.
Пьер жана Мари Кюри полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болуп калганга чейин ондогон жылдар бою пьезоэлектри лабораториялык кызыкчылык бойдон калды. Алардын пьезоэлектрдик кристаллдык түзүлүштөрдү изилдөө жана аныктоо боюнча иштери Волдемар Фойгтун Лербух дер Кристаллфизик (Кристал физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады. Бул пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстарын сүрөттөгөн жана тензордук анализ менен пьезоэлектрдик туруктууларды катуу аныктаган.
Пьезоэлектрдик приборлордун практикалык колдонулушу Биринчи Дүйнөлүк Согуш учурунда Сонарды иштеп чыгуу менен башталган. Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультра үндүү суу астында жүрүүчү детекторду иштеп чыгышкан. Бул детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана кайтарылган жаңырды аныктоочу гидрофондон турган. Өзгерткичтен жогорку жыштыктагы импульс чыгаруу жана объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөп, алар объектке чейинки аралыкты эсептей алышкан. Сонар үчүн пьезоэлектриканы колдонуу ийгиликтүү болду жана долбоор пьезоэлектрдик түзүлүштөргө болгон кызыгууну жаратты. Ондогон жылдар бою жаңы пьезоэлектрдик материалдар жана бул материалдар үчүн жаңы колдонмолор изилденген жана иштелип чыккан. Пьезоэлектрдик түзүлүштөр ойноткучтун дизайнын жөнөкөйлөткөн керамикалык фонограф картридждерден баштап, арзан, так пластинка ойноткучтарды тейлөөнү арзандатып, курууну жеңилдеткен, суюктуктардын илешкектүүлүгүн жана ийкемдүүлүгүн оңой өлчөөгө мүмкүндүк берген ультра үн өзгөрткүчтөрдү иштеп чыгууга чейин ар кандай тармактарда үйлөрдү тапты. жана катуу заттар, натыйжада материалдарды изилдөөдө чоң жетишкендиктер болду. Ультрадыбыстык убакыт доменинин рефлексометрлери материалга ультра үн импульсун жөнөтөт жана металл жана таш объектилердин ичиндеги кемчиликтерди табуу үчүн чагылууларды жана үзгүлтүктөрдү өлчөп, структуралык коопсуздукту жакшыртат.
Экинчи дүйнөлүк согуштан кийин Америка Кошмо Штаттарынын, Россиянын жана Япониянын көз карандысыз изилдөө топтору табигый материалдардан он эсе жогору пьезоэлектрдик туруктуулукту көрсөткөн ферроэлектриктер деп аталган синтетикалык материалдардын жаңы классын табышкан. Бул барий титанатын, кийинчерээк коргошун цирконат титанатын, конкреттүү колдонуу үчүн өзгөчө касиеттери бар материалдарды иштеп чыгуу боюнча интенсивдүү изилдөөлөргө алып келди. Пьезоэлектрдик кристаллдарды колдонуунун олуттуу мисалы иштелип чыккан
Волдемар Фойт
Пьезоэлектрика - бул электр заряды кристаллдар, керамика жана сөөк жана ДНК сыяктуу биологиялык заттар сыяктуу кээ бир катуу материалдарда топтолгон электромеханикалык кубулуш. Бул заряд колдонулган механикалык стресске жооп катары пайда болот. Пьезоэлектрилик деген сөз гректин «piezein» сөзүнөн келип чыккан, ал «кысуу же басуу» дегенди билдирет жана «электрон» дегенди билдирет, электр зарядынын байыркы булагы болгон «янтарь».
Пьезоэлектрдик эффект инверсиялык симметриялуу кристаллдык материалдардын механикалык жана электрдик абалынын ортосундагы сызыктуу электромеханикалык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Бул эффект кайра кайтарылат, башкача айтканда, пьезоэлектри бар материалдар тескери пьезоэлектрдик эффектти көрсөтөт, мында механикалык штаммдын ички жаралышы колдонулган электр талаасынан келип чыгат. Мисалы, коргошун цирконатынан титанаттын кристаллдары статикалык структурасы баштапкы өлчөмүнөн деформацияланганда өлчөнүүчү пьезоэлектрикти пайда кылат. Тескерисинче, кристаллдар ультра үн толкундарын өндүрүүдө колдонулган тескери пьезоэлектрдик эффект катары белгилүү болгон тышкы электр талаасы колдонулганда статикалык өлчөмүн өзгөртө алат.
Француз физиктери Пьер жана Жак Кюри 1880-жылы пьезоэлектриканы ачышкан. Ошондон бери пьезоэлектрдик эффект ар кандай пайдалуу колдонмолордо, анын ичинде үн чыгарууда жана аныктоодо, пьезоэлектрдик струйный басып чыгарууда, жогорку чыңалуудагы электр энергиясын өндүрүүдө, саат генераторлорунда жана электрондук түзүлүштөрдө колдонулат. микробаланстар сыяктуу жана оптикалык чогулуштарды өтө кылдаттык менен фокустоо үчүн ультрадыбыстық саптамаларды жетектейт. Ал ошондой эле атомдордун масштабындагы сүрөттөрдү чече ала турган сканерлөөчү микроскоптордун негизин түзөт. Кошумчалай кетсек, электрондук түрдө күчөтүлгөн гитаралардагы пикаптар жана заманбап электрондук барабандардагы триггерлер пьезоэлектрдик эффектти колдонушат.
Пьезоэлектрилик ошондой эле тамак бышыруучу жана жылытуучу шаймандарда, факелдерде, тамеки от алгычтарда жана башкаларда газды тутандыруу үчүн учкундарды пайда кылууда күнүмдүк колдонулат. Температуранын өзгөрүшүнө жооп катары материал электр потенциалын пайда кылган пироэлектрдик эффектти 18-кылымдын орто ченинде Карл Линней жана Франц Аэпинус изилдеп, механикалык потенциалдын ортосундагы байланышты негиздеген Рене Хауи жана Антуан Сезар Беккерелдин билимине таянып изилдешкен. стресс жана электр заряды. Бул байланышты далилдеген эксперименттер жыйынтыксыз болуп чыкты.
Шотландиядагы Хантериан музейиндеги Кюри компенсаторундагы пьезокристаллдын көрүнүшү бир тууган Пьер менен Жак Кюрилердин түз пьезоэлектрдик эффектинин демонстрациясы болуп саналат. Пироэлектр энергиясы жөнүндөгү билимдерин кристаллдык түзүлүштөрдү түшүнүү менен айкалыштыруу пироэлектрдик болжолдоону пайда кылды, бул аларга турмалин, кварц, топаз, камыш канты жана Рошель тузу сыяктуу кристаллдардын таасиринде көрсөткөн кристаллдык жүрүм-турумун алдын ала айтууга мүмкүндүк берди. . Натрий жана калий тартраты тетрагидрат жана кварц да пьезоэлектрдик касиетке ээ болгон жана деформацияланганда чыңалууну пайда кылуу үчүн пьезоэлектрдик диск колдонулган. Бул форманын өзгөрүшү Кюрилердин демонстрациясында өтө апыртылган жана алар тескери пьезоэлектрдик эффектти алдын ала айтышкан. Тескери эффект 1881-жылы Габриэль Липпман тарабынан негизги термодинамикалык принциптерден математикалык түрдө чыгарылган.
Кюрилер карама-каршы эффекттин бар экендигин дароо ырастап, пьезоэлектрдик кристаллдардагы электро-эласто-механикалык деформациялардын толук кайтылышынын сандык далилин алууга өтүштү. Андан кийинки ондогон жылдар ичинде пьезоэлектрилик лабораториялык кызыкчылык бойдон кала берген, ал Пьер Мари Кюри тарабынан полоний менен радийди ачууда маанилүү курал болуп калган, ал аны пьезоэлектрикти көрсөткөн кристаллдык структураларды изилдөө жана аныктоо үчүн колдонгон. Бул Вольдемар Фойгтун Lehrbuch der Kristallphysik (Кристалл физикасы боюнча окуу китеби) басылышы менен аяктады, анда пьезоэлектрге жөндөмдүү табигый кристалл класстары сүрөттөлгөн жана тензордук анализдин жардамы менен пьезоэлектрдик туруктуулуктар катуу аныкталган.
Бул биринчи дүйнөлүк согуш учурунда иштелип чыккан сонар сыяктуу пьезоэлектрдик приборлорду практикада колдонууга алып келди. Францияда Пол Лангевин жана анын кесиптештери ультраүн суу астындагы кайык детекторун иштеп чыгышкан. Бул детектор болот пластинкаларына кылдаттык менен чапталган жука кварц кристаллдарынан жасалган өзгөрткүчтөн жана өзгөрткүчтөн жогорку жыштыктагы импульс чыгаргандан кийин кайтып келген жаңырды аныктоо үчүн гидрофондон турган. Объекттен секирген үн толкундарынын жаңырыгын угууга кеткен убакытты өлчөө менен алар объектке чейинки аралыкты эсептей алышкан. Алар бул сонарды ийгиликтүү кылуу үчүн пьезоэлектрди колдонушкан жана долбоор интенсивдүү өнүгүүнү жана кызыгууну жараткан.
Маанилүү мамилелер
- Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар: Пьезоэлектрдик кыймылдаткычтар электр энергиясын механикалык кыймылга айландыруучу түзүлүштөр. Алар көбүнчө робототехникада, медициналык аппараттарда жана кыймылды так башкаруу талап кылынган башка колдонмолордо колдонулат.
- Пьезоэлектрдик сенсорлор: Пьезоэлектрдик сенсорлор басым, ылдамдануу жана титирөө сыяктуу физикалык параметрлерди өлчөө үчүн колдонулат. Алар көбүнчө өнөр жай жана медициналык колдонмолордо, ошондой эле керектөө электроникасында колдонулат.
- Табияттагы Piezoelectricity: Piezoelectricity белгилүү бир материалдарда табигый көрүнүш болуп саналат, жана көптөгөн тирүү организмдердин табылган. Ал кээ бир организмдер тарабынан айлана-чөйрөнү сезүү жана башка организмдер менен байланышуу үчүн колдонулат.
жыйынтыктоо
Пьезоэлектричество - бул укмуштуудай көрүнүш, ал ар кандай тиркемелерде, сонардан фонограф картридждерине чейин колдонулат. Ал 1800-жылдардын ортосунан бери изилденип, заманбап технологияны өнүктүрүүдө чоң эффективдүү колдонулуп келет. Бул блог посту пьезоэлектриканын тарыхын жана колдонулушун изилдеп, заманбап технологияны өнүктүрүүдө бул көрүнүштүн маанисин баса белгиледи. Пьезоэлектрика жөнүндө көбүрөөк билгиси келгендер үчүн бул пост эң сонун башталгыч чекит болуп саналат.
Мен Joost Nusselder, Neaera компаниясынын негиздөөчүсү жана контент-маркетологмун, атам жана гитара менен жаңы жабдууларды сынап көргөндү жакшы көрөм жана менин командам менен бирге 2020-жылдан бери тереңдетилген блог макалаларын түзүп келем. лоялдуу окурмандарга жазуу жана гитара кеңештери менен жардам берүү.
