Пиезоелектрицитет: сеопфатен водич за разбирање на нејзината механика и апликации

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да генерираат електрична енергија кога се подложени на механички стрес и обратно. Зборот доаѓа од грчкиот пиезо што значи притисок и струја. За прв пат е откриен во 1880 година, но концептот е познат долго време.

Најпознат пример за пиезоелектричност е кварцот, но многу други материјали исто така го покажуваат овој феномен. Најчеста употреба на пиезоелектрицитетот е производството на ултразвук.

Во оваа статија, ќе разговарам за тоа што е пиезоелектрицитет, како функционира и некои од многуте практични примени на овој неверојатен феномен.

Што е пиезоелектрицитет?

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да генерираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Тоа е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија. Пиезоелектричните материјали може да се користат за генерирање на високонапонска електрична енергија, генератори на часовници, електронски уреди, микробаланси, погонски ултразвучни млазници и оптички склопови со ултрафино фокусирање.

Пиезоелектричните материјали вклучуваат кристали, одредена керамика, биолошка материја како коски и ДНК и протеини. Кога се применува сила на пиезоелектричен материјал, тој произведува електричен полнеж. Ова полнење потоа може да се користи за напојување уреди или создавање напон.

Пиезоелектричните материјали се користат во различни примени, вклучувајќи:
• Производство и детекција на звук
• Пиезоелектрично инк-џет печатење
• Производство на високонапонска електрична енергија
• Генератори на часовници
• Електронски Уреди
• Микробаланси
• Возете ултразвучни млазници
• Оптички склопови со ултрафино фокусирање
• Пикап за електронски засилени гитари
• Активатори за модерни електронски тапани
• Производство на искри за палење гас
• Уреди за готвење и греење
• Факели и запалки.

Која е историјата на пиезоелектрицитетот?

Пиезоелектрицитетот бил откриен во 1880 година од француските физичари Жак и Пјер Кири. Тоа е електричното полнење кое се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја, како одговор на применетиот механички стрес. Зборот „пиезоелектрицитет“ е изведен од грчкиот збор „piezein“, што значи „стискање“ или „притискање“, и „електрон“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле.

Комбинираното знаење на Кири за пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури доведоа до предвидување на пироелектричноста и способност за предвидување на однесувањето на кристалите. Ова се покажа со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Во текот на децениите, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири.

Пиезоелектрицитетот е искористен за многу корисни апликации, вклучително и производство и детекција на звук, пиезоелектрично инкџет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди, микробаланси, погонски ултразвучни млазници, ултрафино фокусирање на оптички склопови и форми на основа на микроскопи за скенирање сонда за разрешување на слики на скала од атоми.

Пиезоелектрицитетот исто така наоѓа секојдневна употреба, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и пироелектричниот ефект, каде што материјалот генерира електричен потенцијал како одговор на промена на температурата.

Развојот на сонарот за време на Првата светска војна ја виде употребата на пиезоелектрични кристали развиени од Bell Telephone Laboratories. Ова им овозможи на сојузничките воздухопловни сили да се вклучат во координирани масовни напади користејќи радио авијација. Развојот на пиезоелектрични уреди и материјали во Соединетите Држави ги задржа компаниите во развојот на воените почетоци на полето на интереси, обезбедувајќи профитабилни патенти за нови материјали.

Јапонија ги виде новите апликации и растот на пиезоелектричната индустрија на Соединетите држави и брзо разви своја. Тие брзо споделуваа информации и развија материјали за бариум титанат, а подоцна и олово цирконат титанат со специфични својства за одредени апликации.

Пиезоелектрицитетот помина долг пат од неговото откритие во 1880 година, а сега се користи во различни секојдневни апликации. Исто така, се користи за да се постигне напредок во истражувањето на материјалите, како што се рефлектометрите на ултразвучниот временски домен, кои испраќаат ултразвучен пулс низ материјалот за да ги измерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети, подобрувајќи ја структурната безбедност.

Како функционира пиезоелектрицитетот

Во овој дел, ќе истражам како функционира пиезоелектриката. Ќе ја разгледам акумулацијата на електричен полнеж во цврсти материи, линеарната електромеханичка интеракција и реверзибилниот процес што го сочинуваат овој феномен. Исто така, ќе разговарам за историјата на пиезоелектрицитетот и неговите апликации.

Акумулација на електричен полнеж во цврсти материи

Пиезоелектрицитетот е електричен полнеж што се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е одговор на применетиот механички стрес, а неговото име доаѓа од грчките зборови „piezein“ (стискање или притиснете) и „ēlektron“ (килибар).

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, каде што внатрешното генерирање на механички напор произлегува од применетото електрично поле. Примери на материјали кои генерираат мерлива пиезоелектричност вклучуваат кристали на оловно цирконат титанат.

Француските физичари Пјер и Жак Кири ја откриле пиезоелектричноста во 1880 година. Оттогаш е искористена за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и откривање на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси и погон на ултразвучни млазници за ултрафино фокусирање на оптички склопови. Таа, исто така ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда, кои можат да ги разрешат сликите на размер на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и чкрапали за модерни електронски тапани.

Пиезоелектриката наоѓа секојдневна употреба во генерирање искри за запалување гас, во уреди за готвење и греење, факели, запалки и пироелектричниот ефект, каде што материјалот генерира електричен потенцијал како одговор на промена на температурата. Ова го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Експериментите се покажаа како неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во компензаторот Кири во Музејот Хантери во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект. Браќата Пјер и Жак Кири го комбинираа своето знаење за пироелектричеството со разбирање на основните кристални структури, што доведе до предвидување на пироелектричната енергија. Тие беа во можност да го предвидат однесувањето на кристалите и го покажаа ефектот во кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектрицитет. Пиезоелектричниот диск генерира напон кога се деформира, а промената на обликот е многу претерана во демонстрацијата на Кири.

Тие беа во можност да го предвидат обратниот пиезоелектричен ефект, а обратниот ефект беше математички заклучен од Габриел Липман во 1881 година. Кириите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електроеласто- механички деформации кај пиезоелектричните кристали.

Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, но таа беше витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт, кој ги опишува природните класи на кристали способни за пиезоелектричност и ригорозно ја дефинираше електричната константа на пиезое. Ова беше практична примена на пиезоелектричните уреди, а сонарот беше развиен за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Лангевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница.

Детекторот се состоел од А Трансдуцерот изработен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо. Со емитување на висока фреквенција пулсот од трансдуцерот и мерејќи го времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои отскокнуваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието до објектот. Тие користеа пиезоелектрична енергија за да го направат хидролокаторот успех, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди. Во текот на децениите, беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за материјалите, а пиезоелектричните уреди најдоа домови во различни области. Керамичките касети за фонограф го поедноставија дизајнот на плеерот и направија евтини и прецизни плеери за снимање кои беа поевтини за одржување и полесни за изработка.

Развојот на ултразвучни трансдуктори овозможи лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврстите материи, што резултираше со огромен напредок во истражувањето на материјалите.

Линеарна електромеханичка интеракција

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да генерираат електричен полнеж кога се подложени на механички стрес. Зборот е изведен од грчките зборови πιέζειν (piezein) што значи „стискање или притискање“ и ἤλεκτρον (ēlektron) што значи „килибар“, кој бил древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектрицитетот бил откриен во 1880 година од француските физичари Жак и Пјер Кири. Се заснова на линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност исто така покажуваат и обратен пиезоелектричен ефект, при што внатрешното генерирање на механички напор произлегува од применетото електрично поле. Примери на материјали кои генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога се деформираат од нивната статичка структура вклучуваат кристали на оловно цирконат титанат. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, кое е познато како инверзен пиезоелектричен ефект и се користи во производството на ултразвучни бранови.

Пиезоелектрицитетот е искористен за различни корисни апликации, како што се:

• Производство и детекција на звук
• Пиезоелектрично инк-џет печатење
• Производство на високонапонска електрична енергија
• Генератор на часовници
• Електронски Уреди
• Микробаланси
• Возете ултразвучни млазници
• Оптички склопови со ултрафино фокусирање
• Ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда за разрешување на сликите на скалата на атоми
• Пикап во електронски засилени гитари
• Активатори во модерни електронски тапани
• Создавање искри за палење гас во уредите за готвење и греење
• Факели и запалки

Пиезоелектрицитетот исто така наоѓа секојдневна употреба во пироелектричниот ефект, кој е материјал кој генерира електричен потенцијал како одговор на промена на температурата. Ова го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Сепак, експериментите се покажаа како неубедливи.

Гледањето на пиезо кристал во компензаторот Кири во музејот Хантериан во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект. Тоа беше дело на браќата Пјер и Жак Кири кои ги истражуваа и дефинираа кристалните структури кои покажуваат пиезоелектричност, што кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник за кристална физика) на Волдемар Воигт. Ова ги опиша природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинираше пиезоелектричните константи преку анализа на тензорите, што доведе до практична примена на пиезоелектрични уреди.

Сонар беше развиен за време на Првата светска војна, кога Французинот Пол Ланжевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Овој детектор се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо откако ќе испушти пулс со висока фреквенција од трансдуцерот. Со мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои отскокнуваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието на објектот, користејќи пиезоелектрична енергија. Успехот на овој проект создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектричните уреди во текот на децениите, при што се истражуваа и развиваа нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали. Пиезоелектричните уреди најдоа домови на многу полиња, како што се керамичките касети за фонограф, кои го поедноставија дизајнот на плеерот и ги направија поевтините и попрецизни плеери за снимање и поевтини и полесни за изработка и одржување.

Развојот на ултразвучни трансдуктори овозможи лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврстите материи, што резултираше со огромен напредок во истражувањето на материјалите. Рефлектометрите на ултразвучниот временски домен испраќаат ултразвучен пулс во материјалот и ги мерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети, подобрувајќи ја структурната безбедност. По Втората светска војна, независни истражувачки групи во Соединетите Американски Држави, Русија и Јапонија открија нова класа на синтетички материјали наречени фероелектрици, кои покажаа пиезоелектрични константи многу пати повисоки од природните материјали. Ова доведе до интензивно истражување за развој на бариум титанат, а подоцна и олово цирконат титанат, материјали со специфични својства за одредени апликации.

Значаен пример за употреба на пиезоелектрични кристали беше развиен од Bell Telephone Laboratories по Втората светска војна. Фредерик Р. Лак, кој работи во одделот за инженерство за радио телефонија,

Реверзибилен процес

Пиезоелектрицитетот е електричен полнеж што се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е одговор на овие материјали на применетиот механички стрес. Зборот „пиезоелектрицитет“ доаѓа од грчките зборови „piezein“ што значи „стискање“ или „притискање“ и „ēlektron“ што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Примери на материјали кои генерираат мерлива пиезоелектричност вклучуваат кристали на оловно цирконат титанат. Кога статичката структура на овие кристали се деформира, тие се враќаат во нивната првобитна димензија, и обратно, кога се применува надворешно електрично поле, тие ја менуваат својата статичка димензија, создавајќи ултразвучни бранови.

Француските физичари Жак и Пјер Кири ја откриле пиезоелектричноста во 1880 година. Оттогаш таа била искористена за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници, електронски уреди, микробаланси, погон на ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање. Таа, исто така, ја формира основата за скенирање на микроскопи со сонда, кои можат да ги разрешат сликите во размер на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и тригери за модерни електронски тапани.

Пиезоелектричната енергија наоѓа и секојдневна употреба, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и друго. Пироелектричниот ефект, каде што материјалот генерира електричен потенцијал како одговор на промената на температурата, го проучувале Карл Линеус, Франц Епинус и Рене Хају во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето за килибарот. Антоан Сезар Бекерел постави врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење, но експериментите се покажаа како неубедливи.

Посетителите на музејот Хантериан во Глазгов можат да го видат Пиезо Кристал Кири компензатор, демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири. Комбинирањето на нивното знаење за пироелектрицитетот со разбирањето на основните кристални структури доведе до предвидување на пироелектричноста и способност да се предвиди однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристали како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум и калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричен диск беше користен за генерирање на напон при деформирање. Оваа промена во обликот беше во голема мера претерана од Кири за да се предвиди обратниот пиезоелектричен ефект. Конверзниот ефект беше математички изведен од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, но таа беше витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност, кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт. Ова ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи користејќи анализа на тензори.

Практичната примена на пиезоелектричните уреди, како што е сонарот, беше развиена за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Ланжевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Овој детектор се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо. Со емитување пулс со висока фреквенција од трансдуцерот и мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои се одбиваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието на објектот. Тие користеа пиезоелектрична енергија за да го направат овој сонар успешен. Овој проект создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди, а во текот на децениите беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали. Пиезоелектрични уреди

Што предизвикува пиезоелектрицитет?

Во овој дел, ќе го истражам потеклото на пиезоелектрицитетот и различните материјали што го покажуваат овој феномен. Ќе го разгледам грчкиот збор „piezein“, античкиот извор на електричен полнеж и ефектот на пироелектрицитет. Ќе разговарам и за откритијата на Пјер и Жак Кири и развојот на пиезоелектрични уреди во 20 век.

Грчки збор Piezein

Пиезоелектрицитетот е акумулација на електричен полнеж во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е предизвикано од одговорот на овие материјали на применетиот механички стрес. Зборот пиезоелектрицитет доаѓа од грчкиот збор „piezein“, што значи „стискање или притискање“ и „ēlektron“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност, исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, што е познато како инверзен пиезоелектричен ефект и е производство на ултразвучни бранови.

Француските физичари Жак и Пјер Кири ја откриле пиезоелектричноста во 1880 година. Пиезоелектричниот ефект е искористен за многу корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, генерирање на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси , погон на ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање. Таа, исто така ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда, кои можат да ги разрешат сликите на размер на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и тригери за модерни електронски тапани.

Пиезоелектриката наоѓа секојдневна употреба, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и многу повеќе. Пироелектричниот ефект, кој е генерирање на електричен потенцијал како одговор на температурната промена, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето на Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механички стрес и електричен полнеж. Експериментите се покажаа како неубедливи.

Во музејот во Шкотска, посетителите можат да го видат пиезо-кристалниот компензатор на Кири, демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири. Комбинирањето на нивното знаење за пироелектрицитетот со разбирањето на основните кристални структури доведе до предвидување на пироелектричноста и способност да се предвиди однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц од солта на Рошел покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричниот диск генерира напон кога се деформира. Оваа промена во формата е многу претерана во демонстрациите на Кири.

Кјури продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност, кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт. Ова ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи преку анализа на тензорите.

Оваа практична примена на пиезоелектрицитет доведе до развој на сонар за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Лангевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Детекторот се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали, внимателно залепени на челични плочи, наречен хидрофон, за да го детектира вратеното ехо по емитување пулс со висока фреквенција. Трансдуцерот го мери времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои отскокнуваат од објектот за да го пресмета растојанието на објектот. Употребата на пиезоелектрична енергија во сонарите беше успешна, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди со децении.

Беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали, а пиезоелектричните уреди најдоа домови во многу области, како што се керамичките касети за фонограф, што го поедностави дизајнот на плеерот и создаде поевтини, попрецизни плеери за снимање кои беа поевтини за одржување и полесни. да изгради. Развојот

Антички извор на електрично полнење

Пиезоелектрицитетот е електричен полнеж што се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е предизвикано од одговорот на материјалот на применетиот механички стрес. Зборот „пиезоелектрицитет“ доаѓа од грчкиот збор „пиезеин“, што значи „стискање или притискање“, и зборот „електрон“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност, исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кога се применува надворешно електрично поле, кристалите ја менуваат својата статичка димензија во инверзен пиезоелектричен ефект, создавајќи ултразвучни бранови.

Пиезоелектричниот ефект бил откриен во 1880 година од француските физичари Жак и Пјер Кири. Искористен е за различни корисни апликации, вклучително и производство и откривање звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси и погонски ултразвучни млазници за ултрафино фокусирање на оптички склопови. Таа, исто така, ја формира основата за скенирање на микроскопи со сонда, кои се користат за разрешување на слики на скалата на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и тригери за модерни електронски тапани.

Пиезоелектриката наоѓа секојдневна употреба во генерирање на искри за палење гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и многу повеќе. Пироелектричниот ефект, кој е производство на електричен потенцијал како одговор на температурната промена, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето на Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел кои поставиле врска помеѓу механичките стрес и електричен полнеж. Сепак, нивните експерименти се покажаа како неубедливи.

Погледот на пиезо кристал и компензаторот Кири во музејот Хантериан во Шкотска го демонстрираат директниот пиезоелектричен ефект. Тоа беше дело на браќата Пјер и Жак Кири кои ги истражуваа и дефинираа кристалните структури кои покажуваат пиезоелектричност, што кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник за кристална физика) на Волдемар Воигт. Ова ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи преку анализа на тензорите, овозможувајќи практична примена на пиезоелектрични уреди.

Сонар беше развиен за време на Првата светска војна од Французинот Пол Ланжевин и неговите соработници, кои развија ултразвучен детектор за подморница. Детекторот се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо. Со емитување пулс со висока фреквенција од трансдуцерот и мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои се одбиваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието до објектот. Тие користеа пиезоелектрична енергија за да го направат овој сонар успешен. Проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди со децении.

Пироелектрицитет

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Тоа е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Зборот „пиезоелектричност“ е изведен од грчкиот збор „piezein“, што значи „стискање или притискање“ и грчкиот збор „ēlektron“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект бил откриен од француските физичари Жак и Пјер Кири во 1880 година. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Примери на материјали кои генерираат мерлива пиезоелектричност вклучуваат кристали на оловно цирконат титанат. Кога статичната структура е деформирана, таа се враќа во првобитната димензија. Спротивно на тоа, кога се применува надворешно електрично поле, се создава инверзен пиезоелектричен ефект, што резултира со производство на ултразвучни бранови.

Пиезоелектричниот ефект се користи за многу корисни апликации, вклучително и производство и откривање звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како што се микробаланси, погонски ултразвучни млазници и оптички склопови со ултрафино фокусирање. Тоа е, исто така, основа за скенирање на микроскопи со сонда, кои се користат за разрешување на слики на скалата на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и чкрапали за модерни електронски тапани.

Пиезоелектриката наоѓа секојдневна употреба, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и многу повеќе. Пироелектричниот ефект, кој е производство на електричен потенцијал како одговор на промената на температурата, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето на Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Сепак, експериментите се покажаа како неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во музејот Кири компензатор во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект. Браќата Пјер и Жак Кири го комбинираа своето знаење за пироелектрицитетот и нивното разбирање за основните кристални структури за да го поттикнат разбирањето на пироелектрицитетот и да го предвидат однесувањето на кристалите. Ова се покажа со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Откриено е дека натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц покажуваат пиезоелектричност, а пиезоелектричен диск бил користен за генерирање на напон при деформирање. Ова беше многу претерано од страна на Кири за да се предвиди обратниот пиезоелектричен ефект. Конверзниот ефект беше математички заклучен со основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Во децениите што следеа, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност, кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт.

Развојот на сонарот беше успешен, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди. Во децениите што следеа, беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали. Пиезоелектричните уреди најдоа домови на многу полиња, како што се керамичките касети за фонограф, што го поедностави дизајнот на плеерот и создаде поевтини, попрецизни плеери за снимање, кои беа поевтини за одржување и полесни за изработка. Развојот на ултразвучни трансдуктори овозможи лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврстите материи, што резултираше со огромен напредок во истражувањето на материјалите. Рефлектометрите на ултразвучниот временски домен испраќаат ултразвучен пулс во материјалот и ги мерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети, подобрувајќи ја структурната безбедност.

По Втората светска војна, независни истражувачки групи во Соединетите Американски Држави, Русија и Јапонија открија нова класа на синтетички материјали наречени фероелектрици, кои покажаа пиезоелектрични константи кои беа

Пиезоелектрични материјали

Во овој дел, ќе разговарам за материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект, што е способноста на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Ќе ги разгледам кристалите, керамиката, биолошката материја, коските, ДНК и протеините и како сите тие реагираат на пиезоелектричниот ефект.

кристали

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Зборот пиезоелектрицитет е изведен од грчките зборови πιέζειν (piezein) што значи „стискање“ или „притисне“ и ἤλεκτρον (ēlektron) што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж. Пиезоелектричните материјали вклучуваат кристали, керамика, биолошка материја, коски, ДНК и протеини.

Пиезоелектрицитетот е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Примери на материјали кои генерираат мерлива пиезоелектричност вклучуваат кристали на оловно цирконат титанат, кои можат да се деформираат до нивната оригинална димензија или обратно, да ја променат нивната статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле. Ова е познато како инверзен пиезоелектричен ефект и се користи за производство на ултразвучни бранови.

Француските физичари Жак и Пјер Кири ја откриле пиезоелектричноста во 1880 година. Пиезоелектричниот ефект е искористен за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како како микробаланси, погонски ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање. Таа, исто така, ја формира основата за скенирање на микроскопи со сонда, кои се користат за разрешување на слики на скалата на атоми. Пиезоелектричните пикапи се користат и во електронски засилени гитари и тригери во модерните електронски тапани.

Пиезоелектриката наоѓа секојдневна употреба во генерирање на искри за запалување на гас во уредите за готвење и греење, како и во факелите и запалките. Пироелектричниот ефект, кој е генерирање на електричен потенцијал како одговор на температурната промена, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичките стрес и електричен полнеж. Експериментите за докажување на оваа теорија беа неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во компензаторот Кири во музејот Хантериан во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект. Браќата Пјер и Жак Кири го комбинираа своето знаење за пироелектричеството со разбирањето на основните кристални структури за да доведат до предвидување на пироелектричната енергија. Тие беа во можност да го предвидат однесувањето на кристалите и го покажаа ефектот во кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектрицитет. Пиезоелектричниот диск генерира напон кога се деформира; промената во формата е многу претерана во демонстрацијата на Кири.

Тие, исто така, можеа да го предвидат обратниот пиезоелектричен ефект и математички да ги заклучат основните термодинамички принципи зад него. Габриел Липман го направил тоа во 1881 година. Куриите веднаш го потврдиле постоењето на обратниот ефект и продолжиле да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали.

Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, но таа беше витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Војгт, кој ги опишува природните класи на кристали способни за пиезоелектричност и ригорозно ја дефинираше тензичната константа со користење на пиезое.

Практичната примена на пиезоелектричните уреди во сонарите беше развиена за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Ланжевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Овој детектор се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали, внимателно залепени на челични плочи, наречени хидрофон, за да го детектира вратеното ехо откако ќе испушти пулс со висока фреквенција. Со мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои отскокнуваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието до објектот. Оваа употреба на пиезоелектрицитет во сонарите беше успешна, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектричните уреди во текот на децениите.

Керамика

Пиезоелектричните материјали се цврсти материи кои акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Пиезоелектрицитетот е изведен од грчките зборови πιέζειν (piezein) што значи „стискање“ или „притискање“ и ἤλεκτρον (ēlektron) што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж. Пиезоелектричните материјали се користат во различни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење и производство на електрична енергија со висок напон.

Пиезоелектричните материјали се наоѓаат во кристалите, керамиката, биолошката материја, коските, ДНК и протеините. Керамиката е најчестиот пиезоелектричен материјал кој се користи во секојдневните апликации. Керамиката е направена од комбинација на метални оксиди, како што е олово цирконат титанат (PZT), кои се загреваат на високи температури за да формираат цврста материја. Керамиката е многу издржлива и може да издржи екстремни температури и притисоци.

Пиезоелектричната керамика има различни намени, вклучувајќи:

• Создавање искри за палење гас за уреди за готвење и греење, како што се факели и запалки.
• Генерирање ултразвучни бранови за медицинско снимање.
• Производство на високонапонска електрична енергија за генератори на часовници и електронски уреди.
• Генерирање микробиланс за употреба при прецизно мерење.
• Возење ултразвучни млазници за ултрафино фокусирање на оптички склопови.
• Формирање на основа за скенирање на микроскопи со сонда, кои можат да ги разрешат сликите на скалата на атоми.
• Пикапи за електронски засилени гитари и тригери за модерни електронски тапани.

Пиезоелектричната керамика се користи во широк опсег на апликации, од потрошувачка електроника до медицински слики. Тие се многу издржливи и можат да издржат екстремни температури и притисоци, што ги прави идеални за употреба во различни индустрии.

Биолошка материја

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Потекнува од грчкиот збор „piezein“, што значи „стискање или притискање“ и „ēlektron“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Биолошките материи како што се коските, ДНК и протеините се меѓу материјалите кои покажуваат пиезоелектричност. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност, исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Примери за овие материјали вклучуваат кристали на оловно цирконат титанат, кои генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кога се применува надворешно електрично поле, кристалите ја менуваат својата статичка димензија, создавајќи ултразвучни бранови преку инверзниот пиезоелектричен ефект.

Откривањето на пиезоелектрицитетот беше направено од француските физичари Жак и Пјер Кири во 1880 година. Оттогаш тој беше искористен за различни корисни апликации, како што се:

• Производство и детекција на звук
• Пиезоелектрично инк-џет печатење
• Производство на високонапонска електрична енергија
• Генератор на часовници
• Електронски Уреди
• Микробаланси
• Возете ултразвучни млазници
• Оптички склопови со ултрафино фокусирање
• Ја формира основата на микроскопите со сонда за скенирање
• Решавање на слики во размер на атоми
• Пикап во електронски засилени гитари
• Активатори во модерни електронски тапани

Пиезоелектрицитетот се користи и во секојдневните работи како што се уреди за готвење и греење со гас, факели, запалки и друго. Пироелектричниот ефект, кој е производство на електричен потенцијал како одговор на промена на температурата, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век. Потпирајќи се на знаењето на Рене Хају и Антоан Сезар Бекерел, тие поставија врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење, но нивните експерименти се покажаа како неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во Кири компензаторот во музејот Хантериан во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект. Браќата Пјер и Жак Кири го комбинираа своето знаење за пироелектрицитетот и нивното разбирање за основните кристални структури за да доведат до предвидување на пироелектричната енергија и да го предвидат однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум и калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричен диск беше користен за генерирање на напон при деформирање. Овој ефект беше многу преувеличен од Кири за да се предвиди обратниот пиезоелектричен ефект. Конверзниот ефект беше математички изведен од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност кулминираше со објавувањето на Волдемар Војгт „Lehrbuch der Kristallphysik“ (Учебник по кристална физика).

коска

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Коската е еден таков материјал што го покажува овој феномен.

Коските се вид на биолошка материја која се состои од протеини и минерали, вклучувајќи колаген, калциум и фосфор. Тој е најпиезоелектричен од сите биолошки материјали и е способен да генерира напон кога е подложен на механички стрес.

Пиезоелектричниот ефект во коските е резултат на нејзината единствена структура. Составен е од мрежа на колагенски влакна кои се вградени во матрица од минерали. Кога коската е подложена на механички стрес, колагенските влакна се движат, предизвикувајќи минералите да станат поларизирани и да генерираат електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект во коските има голем број практични примени. Се користи во медицинските слики, како што се ултразвук и рендген, за откривање на фрактури на коските и други абнормалности. Се користи и во слушните помагала за спроводливост на коските, кои го користат пиезоелектричниот ефект за претворање на звучните бранови во електрични сигнали кои се испраќаат директно до внатрешното уво.

Пиезоелектричниот ефект во коските се користи и во ортопедски импланти, како што се вештачки зглобови и протетски екстремитети. Имплантите го користат пиезоелектричниот ефект за да ја претворат механичката енергија во електрична енергија, која потоа се користи за напојување на уредот.

Покрај тоа, пиезоелектричниот ефект во коските се истражува за употреба во развојот на нови медицински третмани. На пример, истражувачите ја истражуваат употребата на пиезоелектрицитет за да го стимулираат растот на коските и да го поправат оштетеното ткиво.

Генерално, пиезоелектричниот ефект во коските е фасцинантен феномен со широк опсег на практични примени. Се користи во различни медицински и технолошки апликации и се истражува за употреба во развојот на нови третмани.

ДНК

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. ДНК е еден таков материјал кој го покажува овој ефект. ДНК е биолошка молекула која се наоѓа во сите живи организми и е составена од четири нуклеотидни бази: аденин (A), гванин (G), цитозин (C) и тимин (Т).

ДНК е сложена молекула која може да се користи за генерирање електричен полнеж кога е подложена на механички стрес. Ова се должи на фактот дека молекулите на ДНК се составени од две нишки на нуклеотиди кои се држат заедно со водородни врски. Кога овие врски се прекинат, се создава електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект на ДНК се користи во различни примени, вклучувајќи:

• Производство на електрична енергија за медицински импланти
• Откривање и мерење на механичките сили во ќелиите
• Развивање на нано сензори
• Создавање биосензори за секвенционирање на ДНК
• Генерирање ултразвучни бранови за снимање

Пиезоелектричниот ефект на ДНК, исто така, се истражува за неговата потенцијална употреба во развојот на нови материјали, како што се наножиците и наноцевките. Овие материјали може да се користат за различни апликации, вклучително и складирање на енергија и сензори.

Пиезоелектричниот ефект на ДНК е опширно проучуван и е откриено дека е многу чувствителен на механички стрес. Ова го прави вредна алатка за истражувачи и инженери кои бараат да развијат нови материјали и технологии.

Како заклучок, ДНК е материјал кој го покажува пиезоелектричниот ефект, што е способност да се акумулира електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Овој ефект се користи во различни апликации, вклучувајќи медицински импланти, сензори на нано размери и секвенционирање на ДНК. Исто така, се истражува за неговата потенцијална употреба во развојот на нови материјали, како што се наножици и наноцевки.

Протеини

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Пиезоелектричните материјали, како што се протеините, кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК, го покажуваат овој ефект. Протеините, особено, се единствен пиезоелектричен материјал, бидејќи се составени од сложена структура на амино киселини кои можат да се деформираат за да генерираат електричен полнеж.

Протеините се најзастапениот вид пиезоелектричен материјал и се наоѓаат во различни форми. Тие можат да се најдат во форма на ензими, хормони и антитела, како и во форма на структурни протеини како колаген и кератин. Протеините се наоѓаат и во форма на мускулни протеини, кои се одговорни за мускулна контракција и релаксација.

Пиезоелектричното дејство на протеините се должи на фактот што тие се составени од сложена структура на амино киселини. Кога овие амино киселини се деформираат, тие создаваат електричен полнеж. Ова електрично полнење потоа може да се користи за напојување на различни уреди, како што се сензори и актуатори.

Протеините исто така се користат во различни медицински примени. На пример, тие се користат за откривање на присуство на одредени протеини во телото, кои можат да се користат за дијагностицирање на болести. Тие се користат и за откривање на присуство на одредени бактерии и вируси, кои можат да се користат за дијагностицирање на инфекции.

Протеините исто така се користат во различни индустриски апликации. На пример, тие се користат за создавање сензори и актуатори за различни индустриски процеси. Тие се користат и за создавање материјали кои можат да се користат во изградбата на авиони и други возила.

Како заклучок, протеините се единствен пиезоелектричен материјал кој може да се користи во различни примени. Тие се составени од сложена структура на амино киселини кои можат да се деформираат за да генерираат електричен полнеж и се користат во различни медицински и индустриски апликации.

Собирање на енергија со пиезоелектрична енергија

Во овој дел, ќе разговарам за тоа како пиезоелектрицитетот може да се искористи за собирање енергија. Ќе ги разгледам различните примени на пиезоелектрицитет, од пиезоелектрично инк-џет печатење до генератори на часовници и микробаланси. Исто така, ќе ја истражувам историјата на пиезоелектричеството, од неговото откритие од Пјер Кири до неговата употреба во Втората светска војна. Конечно, ќе разговарам за моменталната состојба на пиезоелектричната индустрија и потенцијалот за понатамошен раст.

Пиезоелектрично инкџет печатење

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да генерираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Зборот „пиезоелектрицитет“ е изведен од грчките зборови „пизеин“ (да се притисне или притисне) и „електрон“ (килибар), древен извор на електричен полнеж. Пиезоелектричните материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК, се користат во различни примени.

Пиезоелектрицитетот се користи за производство на високонапонска електрична енергија, како генератор на часовници, во електронски уреди и во микробаланси. Исто така се користи за возење на ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање. Пиезоелектричното инк-џет печатење е популарна примена на оваа технологија. Ова е тип на печатење што користи пиезоелектрични кристали за да генерира вибрации со висока фреквенција, што се користи за исфрлање капки мастило на страница.

Откривањето на пиезоелектрицитетот датира од 1880 година, кога француските физичари Жак и Пјер Кири го откриле ефектот. Оттогаш, пиезоелектричниот ефект е искористен за различни корисни апликации. Пиезоелектрицитетот се користи во секојдневните предмети како што се уреди за готвење и греење со гас, факели, запалки и пикап во електронски засилени гитари и чкрапали во современите електронски тапани.

Пиезоелектрицитетот се користи и во научните истражувања. Тоа е основа за скенирање на микроскопи со сонда, кои се користат за разрешување на слики на скала од атоми. Се користи и во ултразвучните рефлектометри на временскиот домен, кои испраќаат ултразвучни импулси во материјалот и ги мерат рефлексиите за откривање на дисконтинуитети и пронаоѓање недостатоци во лиените метални и камени предмети.

Развојот на пиезоелектрични уреди и материјали е поттикнат од потребата за подобри перформанси и полесни процеси на производство. Во Соединетите Американски Држави, развојот на кварцните кристали за комерцијална употреба е главен фактор за растот на пиезоелектричната индустрија. Спротивно на тоа, јапонските производители беа во можност брзо да споделуваат информации и да развијат нови апликации, што доведе до брз раст на јапонскиот пазар.

Пиезоелектрицитетот го револуционизираше начинот на кој ја користиме енергијата, од секојдневни предмети како запалки до напредни научни истражувања. Тоа е разноврсна технологија која ни овозможи да истражуваме и развиваме нови материјали и апликации и ќе продолжи да биде важен дел од нашите животи во годините што доаѓаат.

Производство на високонапонска електрична енергија

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени цврсти материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Зборот „пиезоелектрицитет“ е изведен од грчките зборови „piezein“ што значи „стискање“ или „притискање“ и „ēlektron“ што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж. Пиезоелектрицитетот е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија.

Пиезоелектричниот ефект е реверзибилен процес; Материјалите кои покажуваат пиезоелектричност, исто така, го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, внатрешното генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, феномен познат како инверзен пиезоелектричен ефект, кој се користи во производството на ултразвучни бранови.

Пиезоелектричниот ефект се користи во различни примени, вклучувајќи го и производството на електрична енергија со висок напон. Пиезоелектричните материјали се користат во производството и откривањето на звук, во пиезоелектричното инк-џет печатење, во генератори на часовници, во електронски уреди, во микробаланси, во погонски ултразвучни млазници и во оптички склопови со ултрафино фокусирање.

Пиезоелектрицитетот се користи и во секојдневните апликации, како што се генерирање искри за запалување на гас во уредите за готвење и греење, во факели, запалки и материјали со пироелектричен ефект, кои генерираат електричен потенцијал како одговор на промена на температурата. Овој ефект го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење, иако нивните експерименти се покажале како неубедливи.

Комбинираното знаење за пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури доведоа до предвидување на пироелектричноста и способност да се предвиди однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц исто така покажаа пиезоелектрицитет, а пиезоелектричен диск се користеше за генерирање на напон при деформирање. Ова беше многу претерано во демонстрацијата на Кири за директниот пиезоелектричен ефект.

Браќата Пјер и Жак Кири продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, но таа беше витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Војгт, кој ги опишува природните класи на кристали способни за пиезоелектричност и ригорозно ја дефинираше тензичната константа со користење на пиезое.

Практичната примена на пиезоелектричните уреди започна со развојот на сонар за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Ланжевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Детекторот се состоеше од трансдуктор направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо. Со емитување пулс со висока фреквенција од трансдуцерот и мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои се одбиваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието на објектот. Тие користеа пиезоелектрична енергија за да го направат хидролокаторот успех, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди во следните децении.

Беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали. Пиезоелектричните уреди најдоа домови во различни области, како што се керамичките касети за фонограф, што го поедностави дизајнот на плеерот и создаде поевтини, попрецизни плеери за снимање, кои беа поевтини за одржување и полесни за изработка. Развојот на ултразвучни трансдуктори овозможи лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврстите материи, што резултираше со огромен напредок во истражувањето на материјалите. Рефлектометрите на ултразвучниот временски домен испраќаат ултразвучен пулс во материјалот и ги мерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети, подобрувајќи ја структурната безбедност.

Во Втората светска војна независните истражувачки групи во САД, Русија и Јапонија открија нова класа на синтетички материјали наречени фер

Генератор на часовници

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Овој феномен се користи за создавање на голем број корисни апликации, вклучувајќи генератори на часовници. Генераторите на часовникот се уреди кои користат пиезоелектрична енергија за да генерираат електрични сигнали со прецизно тајмирање.

Генераторите на часовници се користат во различни апликации, како што се компјутерите, телекомуникациите и автомобилските системи. Тие се користат и во медицински уреди, како пејсмејкери, за да се обезбеди точно тајминг на електричните сигнали. Генераторите на часовници се користат и во индустриската автоматизација и роботиката, каде прецизното тајмирање е од суштинско значење.

Пиезоелектричниот ефект се заснова на линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност може да генерираат и механичко оптоварување кога се применува електрично поле. Ова е познато како инверзен пиезоелектричен ефект и се користи за производство на ултразвучни бранови.

Генераторите на часовници го користат овој инверзен пиезоелектричен ефект за да генерираат електрични сигнали со прецизно време. Пиезоелектричниот материјал е деформиран од електрично поле, што предизвикува да вибрира на одредена фреквенција. Оваа вибрација потоа се претвора во електричен сигнал, кој се користи за генерирање на прецизен сигнал за тајмингот.

Генераторите на часовници се користат во различни апликации, од медицински уреди до индустриска автоматизација. Тие се сигурни, прецизни и лесни за употреба, што ги прави популарен избор за многу апликации. Пиезоелектрицитетот е важен дел од модерната технологија, а генераторите на часовници се само една од многуте примени на овој феномен.

Електронски Уреди

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени цврсти материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Овој феномен, познат како пиезоелектричен ефект, се користи во различни електронски уреди, од пикап во електронски засилени гитари до активирања во современите електронски тапани.

Пиезоелектрицитетот е изведен од грчките зборови πιέζειν (piezein) што значи „стискање“ или „притискање“ и ἤλεκτρον (ēlektron) што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж. Пиезоелектричните материјали се кристали, керамика и биолошка материја како што се коските и ДНК протеините, кои го покажуваат пиезоелектричниот ефект.

Пиезоелектричниот ефект е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, феномен познат како инверзен пиезоелектричен ефект, кој се користи во производството на ултразвучни бранови.

Откривањето на пиезоелектрицитетот им се припишува на француските физичари Пјер и Жак Кири, кои го демонстрираа директниот пиезоелектричен ефект во 1880 година. Нивното комбинирано знаење за пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури доведоа до предвидување на пироелектричниот ефект и способноста да се предвиди однесувањето на кристалите беше докажано со ефект на кристали како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел.

Пиезоелектрицитетот се користи во различни секојдневни примени, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и материјали со пироелектричен ефект кои генерираат електричен потенцијал како одговор на промена на температурата. Ова го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Сепак, експериментите се покажаа неубедливи, сè додека погледот на пиезо кристал во музејот за компензатор на Кири во Шкотска не го покажа директниот пиезоелектричен ефект на браќата Кири.

Пиезоелектрицитетот се користи во различни електронски уреди, од пикап во електронски засилени гитари до активирања во современите електронски тапани. Исто така се користи во производството и откривањето на звук, пиезоелектричното инк-џет печатење, производството на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници, микробаланси, погонски ултразвучни млазници и оптички склопови со ултрафино фокусирање. Пиезоелектрицитетот е исто така основа за скенирање на микроскопи со сонда, кои се користат за разрешување на слики во размер на атоми.

Микробаланси

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени цврсти материјали да акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Пиезоелектрицитетот е изведен од грчките зборови πιέζειν (piezein), што значи „стискање“ или „притискање“, и ἤλεκτρον (ēlektron), што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектрицитетот се користи во различни секојдневни примени, како што се генерирање искри за запалување гас за уреди за готвење и греење, факели, запалки и многу повеќе. Се користи и за производство и детекција на звук и за пиезоелектрично инк-џет печатење.

Пиезоелектрицитетот се користи и за генерирање на високонапонска електрична енергија и е основа на генераторите на часовникот и електронските уреди како што се микробалансите. Пиезоелектрицитетот исто така се користи за возење на ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање.

Откривањето на пиезоелектрицитетот им се припишува на француските физичари Жак и Пјер Кири во 1880 година. Браќата Кири го комбинираа своето знаење за пироелектричеството и нивното разбирање за основните кристални структури за да го поттикнат концептот на пиезоелектричност. Тие беа во можност да го предвидат однесувањето на кристалите и го покажаа ефектот во кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел.

Пиезоелектричниот ефект беше искористен за корисни апликации, вклучително и производство и детекција на звук. Развојот на сонарот за време на Првата светска војна беше голем напредок во употребата на пиезоелектричната енергија. По Втората светска војна, независни истражувачки групи во Соединетите Американски Држави, Русија и Јапонија открија нова класа на синтетички материјали наречени фероелектрици, кои покажаа пиезоелектрични константи до десет пати повисоки од природните материјали.

Ова доведе до интензивно истражување и развој на материјалите на бариум титанат, а подоцна и на олово цирконат титанат, кои имаа специфични својства за одредени примени. Значаен пример за употреба на пиезоелектрични кристали беше развиен во Bell Telephone Laboratories по Втората светска војна.

Фредерик Р. Лак, работејќи во одделот за инженерство за радио телефонија, разви пресечен кристал кој работи на широк опсег на температури. На кристалот на Лак не му беа потребни тешките додатоци од претходните кристали, што ја олеснува неговата употреба во авионите. Овој развој им овозможи на сојузничките воздухопловни сили да се вклучат во координирани масовни напади користејќи радио авијација.

Развојот на пиезоелектрични уреди и материјали во Соединетите Држави задржа неколку компании во бизнисот, а развојот на кварцните кристали беше комерцијално искористен. Пиезоелектричните материјали оттогаш се користат во различни апликации, вклучувајќи медицински слики, ултразвучно чистење и многу повеќе.

Возете ултразвучна млазница

Пиезоелектрицитетот е електричен полнеж што се акумулира во одредени цврсти материјали како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тој е одговор на применетиот механички стрес и е изведен од грчките зборови „piezein“, што значи „стискање“ или „притискање“ и „електрон“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Пример за ова се кристалите на оловниот цирконат титанат, кои генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кога се применува надворешно електрично поле, кристалите ја менуваат својата статичка димензија, што резултира со инверзен пиезоелектричен ефект, што е производство на ултразвучни бранови.

Француските физичари Жак и Пјер Кири ја откриле пиезоелектричноста во 1880 година и оттогаш таа била искористена за различни корисни апликации, вклучително и производство и детекција на звук. Пиезоелектричната енергија наоѓа и секојдневна употреба, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и многу повеќе.

Пироелектричниот ефект, кој е материјал кој генерира електричен потенцијал како одговор на температурната промена, го проучувале Карл Линеус, Франц Епинус и средината на 18 век црпејќи знаење од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел кои ја поставиле врската помеѓу механичкиот стрес и Електрично полнење. Експериментите за докажување на ова беа неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во Кири компензаторот во музејот Хантериан во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири. Комбинирањето на нивното знаење за пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури доведе до предвидување на пироелектрицитетот и им овозможи да го предвидат однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристали како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум и калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричен диск беше користен за генерирање на напон при деформирање. Ова беше многу претерано од страна на Кири за да се предвиди обратниот пиезоелектричен ефект, кој беше математички изведен од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектричноста остана лабораториска љубопитност, но беше витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири во нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажуваат пиезоелектричност. Ова кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Војгт, кој ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи преку анализа на тензорите.

Практичната примена на пиезоелектричните уреди започна со сонар, кој беше развиен за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Ланжевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Детекторот се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали, внимателно залепени на челични плочи, наречен хидрофон, за да го детектира вратеното ехо по емитување пулс со висока фреквенција. Со мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои се одбиваат од објектот, тие би можеле да го пресметаат растојанието на објектот. Оваа употреба на пиезоелектрична енергија во сонарите беше успешна, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди со децении.

Беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали, а пиезоелектричните уреди најдоа домови во полиња како што се керамичките касети за фонограф, што го поедностави дизајнот на плеерот и создаде поевтини, попрецизни плеери за снимање, кои беа поевтини за одржување и полесни за изградба. . Развојот на ултразвучни трансдуктори овозможи лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврстите материи, што резултираше со огромен напредок во истражувањето на материјалите. Рефлектометрите на ултразвучниот временски домен испраќаат ултразвучен пулс низ материјалот и ги мерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети

Оптички склопови со ултрафино фокусирање

Пиезоелектрицитетот е способност на одредени материјали да акумулираат електричен полнеж кога се подложени на механички стрес. Тоа е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу електрични и механички состојби на кристални материјали со инверзивна симетрија. Пиезоелектрицитетот е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност, исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле.

Пиезоелектрицитетот се користи во различни апликации, вклучително и производство и детекција на звук и производство на електрична енергија со висок напон. Пиезоелектрицитетот се користи и во инк-џет печатење, генератори на часовници, електронски уреди, микробаланси, погонски ултразвучни млазници и оптички склопови со ултрафино фокусирање.

Пиезоелектрицитетот бил откриен во 1880 година од француските физичари Жак и Пјер Кири. Пиезоелектричниот ефект се користи во корисни апликации, како што се производство и детекција на звук и производство на електрична енергија со висок напон. Се користи и пиезоелектрично инк-џет печатење, како и генератори на часовници, електронски уреди, микробаланси, погонски ултразвучни млазници и оптички склопови со ултрафино фокусирање.

Пиезоелектрицитетот го најде својот пат во секојдневните намени, како што се генерирање искри за запалување гас за уреди за готвење и греење, факели, запалки и материјали со пироелектричен ефект кои генерираат електричен потенцијал како одговор на промена на температурата. Овој ефект го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Експериментите се покажаа како неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во Кири компензаторот во музејот Хантериан во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири. Во комбинација со нивното знаење за пироелектрицитетот и нивното разбирање за основните кристални структури, тие доведоа до предвидување на пироелектричноста и способност за предвидување на однесувањето на кристалите. Ова се покажа со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел.

Натриум и калиум тартарат тетрахидрат, и кварцната и Рошел солта покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричен диск се користеше за генерирање на напон при деформирање, иако промената во обликот беше многу претерана. Кириите го предвидоа обратниот пиезоелектричен ефект, а обратниот ефект беше математички изведен од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година. Кириите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро- еласто-механички деформации кај пиезоелектричните кристали.

Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност, кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт. Ова ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи користејќи анализа на тензорите за практична примена на пиезоелектрични уреди.

Развојот на сонарот беше успешен проект кој создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди. Неколку децении подоцна, беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали. Пиезоелектричните уреди најдоа домови во различни области, како што се керамичките касети за фонограф, кои го поедноставија дизајнот на плеерот и ги направија плеерите поевтини и полесни за одржување и изработка. Развојот на ултразвучни трансдуктори овозможи лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврстите материи, што резултираше со огромен напредок во истражувањето на материјалите. Рефлектометрите на ултразвучниот временски домен испраќаат ултразвучен пулс во материјалот и ги мерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети, подобрувајќи ја структурната безбедност.

Почетоците на полето на пиезоелектричните интереси беа обезбедени со профитабилните патенти на нови материјали развиени од кварцни кристали, кои беа комерцијално искористени како пиезоелектричен материјал. Научниците бараа материјали со повисоки перформанси, и покрај напредокот во материјалите и созревањето на производните процеси, пазарот во Соединетите Држави не порасна брзо. Спротивно на тоа, јапонските производители брзо ги споделуваа информациите, а новите апликации за раст во пиезоелектричната индустрија во Соединетите држави страдаа за разлика од јапонските производители.

Пиезоелектрични мотори

Во овој дел, ќе зборувам за тоа како пиезоелектрицитетот се користи во модерната технологија. Од скенирачки микроскопи со сонда кои можат да разрешат слики во размер на атоми до пикап за електронски засилени гитари и тригери за модерни електронски тапани, пиезоелектричеството стана составен дел на многу уреди. Ќе ја истражам историјата на пиезоелектрицитетот и како таа се користела во различни апликации.

Формира основа на микроскопи со сонда за скенирање

Пиезоелектрицитетот е електричен полнеж што се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е одговор на применетиот механички стрес, а зборот пиезоелектрицитет доаѓа од грчкиот збор πιέζειν (piezein) што значи „стискање“ или „притискање“ и ἤλεκτρον (ēlektron) што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричните мотори се уреди кои го користат пиезоелектричниот ефект за да генерираат движење. Овој ефект е линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Примери на материјали кои генерираат мерлива пиезоелектричност се кристалите на оловниот цирконат титанат.

Пиезоелектричниот ефект се користи во корисни апликации, како што се производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси и погонски ултразвучни млазници за оптички склопови со ултрафино фокусирање. Таа, исто така ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда, кои се користат за разрешување на слики во размер на атоми.

Пиезоелектрицитетот бил откриен во 1880 година од француските физичари Жак и Пјер Кири. Погледот на пиезо кристал и компензаторот Кири може да се види во музејот Хантериан во Шкотска, што е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири.

Комбинирањето на нивното знаење за пироелектрицитетот и нивното разбирање за основните кристални структури доведе до предвидување на пироелектрицитетот, што им овозможи да го предвидат однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум и калиум тартарат тетрахидрат, и кварцна и Рошел сол покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричен диск се користеше за генерирање на напон при деформирање, иако тоа беше многу преувеличено од Кири.

Тие, исто така, го предвидоа обратниот пиезоелектричен ефект, и тоа беше математички заклучено од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година. Кириите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електроеласто- механички деформации кај пиезоелектричните кристали.

Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт, кој ги опишува природните класи на кристали способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинираше електричните константи и пиезое.

Ова доведе до практична примена на пиезоелектрични уреди, како што е сонарот, кој беше развиен за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Ланжевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Овој детектор се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо откако ќе испушти пулс со висока фреквенција од трансдуцерот. Со мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои отскокнуваат од некој објект, тие можеа да го пресметаат растојанието на објектот. Тие користеа пиезоелектрична енергија за да го направат овој сонар успешен, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди со децении.

Беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали, а пиезоелектричните уреди најдоа домови во многу области, како што се керамичките касети за фонограф, што го поедностави дизајнот на плеерот и создаде поевтини и попрецизни плеери за снимање кои беа поевтини за одржување и полесни. да изгради. Развојот на ултразвучни трансдуктори овозможи лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврстите материи, што резултираше со огромен напредок во истражувањето на материјалите. Рефлектометрите на ултразвучниот временски домен испраќаат ултразвучен пулс во материјалот и ги мерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети, подобрувајќи ја структурната безбедност.

За време на Втората светска војна, независни истражувачки групи во Обединетите нации

Решавајте слики на скала на атоми

Пиезоелектрицитетот е електричен полнеж што се акумулира во одредени цврсти материјали како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е одговор на применетиот механички стрес и потекнува од грчкиот збор „piezein“, што значи стискање или притискање. Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба во кристалните материјали со инверзивна симетрија.

Пиезоелектрицитетот е реверзибилен процес, а материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Примери за ова вклучуваат кристали на оловно цирконат титанат, кои генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите ја менуваат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, што е познато како инверзен пиезоелектричен ефект и се користи во производството на ултразвучни бранови.

Француските физичари Жак и Пјер Кири ја откриле пиезоелектричната енергија во 1880 година. Пиезоелектричниот ефект е искористен за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, генерирање на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси и погон на ултразвучни млазници. Таа, исто така ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда, кои се користат за разрешување на слики во размер на атоми.

Пиезоелектрицитетот се користи и во секојдневните примени, како што се генерирање искри за палење гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и друго. Пироелектричниот ефект, кој е материјал кој генерира електричен потенцијал како одговор на промена на температурата, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век. Потпирајќи се на знаењето на Рене Хају и Антоан Сезар Бекерел, тие поставија врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење, но нивните експерименти се покажаа како неубедливи.

Посетителите на музејот Хантериан во Глазгов можат да го видат пиезо-кристалниот компензатор на Кири, демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири. Во комбинација со нивното знаење за пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури, тие доведоа до предвидување на пироелектрицитетот и способноста да се предвиди однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум и калиум тартарат тетрахидрат, и кварцната и Рошел солта покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричниот диск генерира напон кога се деформира, иако промената во обликот е многу претерана. Куриите беа во можност да го предвидат обратниот пиезоелектричен ефект, а обратниот ефект беше математички изведен од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, но таа беше витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт.

Пикап гитари со електронски засилување

Пиезоелектричните мотори се електрични мотори кои го користат пиезоелектричниот ефект за претворање на електричната енергија во механичка енергија. Пиезоелектричниот ефект е способноста на одредени материјали да генерираат електричен полнеж кога се подложени на механички стрес. Пиезоелектричните мотори се користат во различни примени, од напојување на мали уреди како часовници и часовници до напојување на поголеми машини како роботи и медицинска опрема.

Пиезоелектричните мотори се користат во пикапи електронски засилени гитари. Овие пикапи го користат пиезоелектричниот ефект за да ги претворат вибрациите на жиците на гитарата во електричен сигнал. Овој сигнал потоа се засилува и се испраќа до засилувач, кој го произведува звукот на гитарата. Пиезоелектричните пикапи се користат и во современите електронски барабани, каде што се користат за откривање на вибрациите на главите на барабанот и нивно претворање во електричен сигнал.

Пиезоелектричните мотори се користат и во микроскопите за скенирање сонда, кои го користат пиезоелектричниот ефект за да преместат мала сонда низ површината. Ова му овозможува на микроскопот да ги разреши сликите на скалата на атоми. Пиезоелектричните мотори се користат и во инк-џет печатачите, каде што се користат за движење на главата за печатење напред и назад низ страницата.

Пиезоелектричните мотори се користат во различни други апликации, вклучувајќи медицински уреди, автомобилски компоненти и електроника за широка потрошувачка. Тие се користат и во индустриски апликации, како на пример во производството на прецизни делови и при склопување на сложени компоненти. Пиезоелектричниот ефект се користи и во производството на ултразвучни бранови, кои се користат во медицинската слика и во откривањето на недостатоците на материјалите.

Генерално, пиезоелектричните мотори се користат во широк опсег на апликации, од напојување на мали уреди до напојување на поголеми машини. Тие се користат во пикапи електронски засилени гитари, модерни електронски тапани, микроскопи за скенирање сонда, инк-џет печатачи, медицински уреди, автомобилски компоненти и електроника за широка потрошувачка. Пиезоелектричниот ефект се користи и во производството на ултразвучни бранови и во откривањето на недостатоците на материјалите.

Активира модерни електронски тапани

Пиезоелектрицитетот е електричен полнеж што се акумулира во одредени цврсти материјали како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е одговор на овие материјали на применетиот механички стрес. Зборот пиезоелектрицитет е изведен од грчкиот збор „piezein“, што значи „стискање или притискање“ и зборот „elektron“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричните мотори се уреди кои го користат пиезоелектричниот ефект за да генерираат движење. Овој ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес, што значи дека материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. Пример за ова се кристалите на оловниот цирконат титанат, кои генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кога се применува надворешно електрично поле, кристалите ја менуваат својата статичка димензија, создавајќи ултразвучни бранови.

Пиезоелектричните мотори се користат во различни секојдневни примени, како што се:

• Создавање искри за палење гас во уредите за готвење и греење
• Факели, запалки и материјали со пироелектричен ефект
• Генерирање на електричен потенцијал како одговор на промена на температурата
• Производство и детекција на звук
• Пиезоелектрично инк-џет печатење
• Производство на високонапонска електрична енергија
• Генератор на часовници и електронски уреди
• Микробаланси
• Возете ултразвучни млазници и оптички склопови со ултрафино фокусирање
• Ја формира основата на микроскопите со сонда за скенирање
• Решавање на слики во размер на атоми
• Презема електронски засилени гитари
• Активира модерни електронски тапани.

Електромеханичко моделирање на пиезоелектрични трансдуцери

Во овој дел, ќе го истражувам електромеханичкото моделирање на пиезоелектричните трансдуктори. Ќе ја разгледам историјата на откривањето на пиезоелектрицитетот, експериментите што го докажаа неговото постоење и развојот на пиезоелектрични уреди и материјали. Ќе разговарам и за придонесите на француските физичари Пјер и Жак Кири, Карл Линеус и Франц Епинус, Рене Хој и Антоан Сезар Бекерел, Габриел Липман и Волдемар Вогт.

Француските физичари Пјер и Жак Кири

Пиезоелектрицитетот е електромеханички феномен каде што електричното полнење се акумулира во одредени цврсти материјали како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Ова полнење се создава како одговор на применетиот механички стрес. Зборот „пиезоелектрицитет“ е изведен од грчкиот збор „пиезеин“, што значи „стискање или притискање“ и „електрон“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект е резултат на линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во материјалите со инверзивна симетрија. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, каде што внатрешното генерирање на механички напор се создава како одговор на применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кога се применува надворешно електрично поле, кристалите ја менуваат својата статичка димензија, создавајќи ултразвучни бранови во процесот познат како инверзен пиезоелектричен ефект.

Во 1880 година, француските физичари Пјер и Жак Кири го откриле пиезоелектричниот ефект и оттогаш бил искористен за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како што се микробаланси и погонски ултразвучни млазници за ултрафини оптички склопови со фокусирање. Таа, исто така, ја формира основата за скенирање на микроскопи со сонда, кои можат да ги разрешат сликите во размер на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и тригери за модерни електронски тапани.

Пиезоелектричната енергија наоѓа и секојдневна употреба, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и многу повеќе. Пироелектричниот ефект, каде што материјалот генерира електричен потенцијал како одговор на промената на температурата, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето на Рене Хој и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механички стрес и електричен полнеж, иако нивните експерименти се покажаа неубедливи.

Со комбинирање на нивното знаење за пироелектричноста со разбирање на основните кристални структури, Кјури беа во можност да доведат до предвидување на пироелектричноста и да го предвидат однесувањето на кристалите. Ова се покажа со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектрицитет. Пиезоелектричниот диск генерира напон кога се деформира, иако ова е многу претерано во демонстрацијата на Кири. Тие, исто така, можеа да го предвидат обратниот пиезоелектричен ефект и математички да го заклучат од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Во децениите што следеа, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност кулминираше со објавувањето на Волдемар Војгт „Lehrbuch der Kristallphysik“ (Учебник по кристална физика).

Експериментите се покажаа како неубедливи

Пиезоелектрицитетот е електромеханички феномен во кој електричното полнење се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е одговор на применетиот механички стрес, а зборот „пиезоелектрицитет“ е изведен од грчките зборови „piezein“, што значи „стискање или притискање“ и „ēlektron“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарната електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Тоа е реверзибилен процес; Материјалите кои покажуваат пиезоелектричен ефект, исто така, го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, познато како инверзен пиезоелектричен ефект, кој се користи во производството на ултразвучни бранови.

Француските физичари Пјер и Жак Кири ја откриле пиезоелектричноста во 1880 година. Оттогаш е искористена за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и откривање на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси , погон на ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање. Таа, исто така ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда, кои можат да ги разрешат сликите на скалата на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и чкрапали за модерни електронски тапани.

Пиезоелектриката наоѓа секојдневна употреба во генерирање на искри за палење гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и многу повеќе. Пироелектричниот ефект, во кој материјалот генерира електричен потенцијал како одговор на промената на температурата, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето на Рене Хој и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Експериментите се покажаа како неубедливи.

Комбинираното знаење за пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури доведоа до предвидување на пироелектричноста и способност да се предвиди однесувањето на кристалите. Ова се покажа со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектрицитет, а пиезоелектричен диск беше користен за генерирање на напон при деформирање. Ова беше многу претерано во демонстрацијата на Кири за директниот пиезоелектричен ефект.

Браќата Пјер и Жак Кири го предвидоа обратниот пиезоелектричен ефект, а обратниот ефект беше математички изведен од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година. Кири веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосниот реверзибилност на електроеласто-механичките деформации кај пиезоелектричните кристали.

Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, но таа беше витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност, кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт. Ова ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи користејќи анализа на тензори. Ова беше првата практична примена на пиезоелектричните трансдуктори, а сонарот беше развиен за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Лангевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница.

Карл Линеус и Франц Епинус

Пиезоелектрицитетот е електромеханички феномен во кој електричното полнење се акумулира во одредени цврсти материјали како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Ова полнење се генерира како одговор на применетиот механички стрес. Зборот пиезоелектрицитет доаѓа од грчките зборови πιέζειν (piezein) што значи „стискање или притискање“ и ἤλεκτρον (ēlektron) што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, што е внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, кое е познато како инверзен пиезоелектричен ефект и се користи во производството на ултразвучни бранови.

Во 1880 година, француските физичари Жак и Пјер Кири го откриле пиезоелектричниот ефект и оттогаш бил искористен за многу корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници, електронски уреди, микробаланси. , погон на ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање. Таа, исто така, ја формира основата за скенирање на микроскопи со сонда, кои се користат за разрешување на слики на скалата на атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и тригери за модерни електронски тапани.

Пиезоелектрицитетот се наоѓа и во секојдневна употреба, како што се генерирање искри за запалување гас во уредите за готвење и греење, факели, запалки и пироелектричниот ефект, што е кога материјалот генерира електричен потенцијал како одговор на промена на температурата. Овој ефект го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хој и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење, иако нивните експерименти се покажале како неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во компензаторот Кири во Музејот Хантери во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири. Комбинирањето на нивното знаење за пироелектрицитетот со разбирањето на основните кристални структури доведе до предвидување на пироелектричноста и способност да се предвиди однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц од солта на Рошел покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричниот диск генерира напон кога се деформира, иако тоа е многу претерано во демонстрациите на Кири.

Предвидувањето на обратниот пиезоелектричен ефект и неговата математичка дедукција од основните термодинамички принципи беше направено од Габриел Липман во 1881 година. Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електроеласто- механички деформации кај пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири, кои го користеа за да ги истражат и дефинираат кристалните структури кои покажуваат пиезоелектричност. Ова кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Војгт, кој ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи користејќи анализа на тензорите.

Оваа практична примена на пиезоелектричните трансдуктори доведе до развој на сонар за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Лангевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Детекторот се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо откако ќе испушти пулс со висока фреквенција од трансдуцерот. Со мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои отскокнуваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието на објектот. Тие користеа пиезоелектрична енергија за да го направат овој сонар успешен, а проектот создаде интензивен развој и интерес за пиезоелектрични уреди

Рене Хауј и Антоан Сезар Бекерел

Пиезоелектрицитетот е електромеханички феномен кој се јавува кога одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК, акумулираат електричен полнеж како одговор на применетиот механички стрес. Пиезоелектрицитетот е изведен од грчкиот збор „piezein“, што значи „стискање или притискање“ и „elektron“ што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во кристални материјали со инверзивна симетрија. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што го покажуваат пиезоелектричниот ефект го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, или внатрешно генерирање на механички напор што произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, што резултира со инверзен пиезоелектричен ефект и производство на ултразвучни бранови.

Француските физичари Пјер и Жак Кири го откриле пиезоелектричниот ефект во 1880 година. Овој ефект е искористен за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, производство на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси, погон на ултразвучни млазници и ултрафини оптички склопови со фокусирање. Таа, исто така ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда, кои можат да ги разрешат сликите на скала од атоми. Пиезоелектрицитетот се користи и во пикапи за електронски засилени гитари и чкрапали за модерни електронски тапани.

Пиезоелектричниот ефект првпат го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Сепак, експериментите се покажаа како неубедливи. Во комбинација со познавањето на пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури, ова доведе до предвидување на пироелектричноста и способност да се предвиди однесувањето на кристалите. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. Натриум калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектрицитет, а пиезоелектричен диск беше користен за генерирање на напон при деформирање. Овој ефект беше многу преувеличен на демонстрациите на Кири во Музејот на Шкотска, кој го покажа директниот пиезоелектричен ефект.

Браќата Пјер и Жак Кири продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Ова дело ги истражуваше и дефинираше кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност, што кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт.

Кириите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија математички да ги заклучуваат основните термодинамички принципи на обратниот ефект. Тоа беше направено од Габриел Липман во 1881 година. Пиезоелектрицитетот потоа се користеше за развој на сонар за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Лангевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Овој детектор се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо. Со емитување пулс со висока фреквенција од трансдуцерот и мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои се одбиваат од објектот, тие би можеле да го пресметаат растојанието до објектот.

Употребата на пиезоелектрични кристали беше дополнително развиена од Bell Telephone Laboratories по Втората светска војна. Фредерик Р. Лак, работејќи во одделот за инженерство за радио телефонија, разви пресечен кристал што може да работи на широк опсег на температури. На кристалот на Лак не му беа потребни тешките додатоци од претходните кристали, што ја олеснува неговата употреба во авионите. Овој развој им овозможи на сојузничките воздушни сили да се вклучат во координирани масовни напади, користејќи радио авијација. Развојот на пиезоелектрични уреди и материјали во Соединетите Држави ги задржа компаниите во развојот на воените почетоци на теренот и се развија интереси за обезбедување профитабилни патенти за нови материјали. Кварцните кристали беа комерцијално искористени како пиезоелектричен материјал, а научниците бараа материјали со повисоки перформанси. И покрај напредокот во материјалите и созревањето на производните процеси, САД

Габриел Липман

Пиезоелектрицитетот е електромеханички феномен во кој електричното полнење се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Тоа е резултат на интеракција помеѓу механичките и електричните состојби во материјалите со инверзивна симетрија. Пиезоелектрицитетот првпат бил откриен од француските физичари Пјер и Жак Кири во 1880 година.

Пиезоелектрицитетот е искористен за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и откривање на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење и производство на електрична енергија со висок напон. Пиезоелектрицитетот е изведен од грчките зборови πιέζειν (piezein) што значи „стискање или притискање“ и ἤλεκτρον (ēlektron) што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност исто така го покажуваат и обратниот пиезоелектричен ефект, во кој внатрешното генерирање на механички напор произлегува од примената на електричното поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, процес познат како инверзен пиезоелектричен ефект. Овој процес може да се користи за производство на ултразвучни бранови.

Пиезоелектричниот ефект се проучува од средината на 18 век, кога Карл Линеус и Франц Епинус, потпирајќи се на знаењето на Рене Хој и Антоан Сезар Бекерел, поставија врска помеѓу механичкиот стрес и електричното полнење. Сепак, експериментите се покажаа како неубедливи. Истражувачите можеа да го предвидат однесувањето на кристалите дури кога комбинираното знаење за пироелектрицитетот и разбирањето на основните кристални структури доведе до предвидување на пироелектрицитетот. Ова беше докажано со ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел.

Габриел Липман, во 1881 година, математички ги заклучил основните термодинамички принципи на обратниот пиезоелектричен ефект. Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали.

Со децении, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер и Марија Кири. Нивната работа за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажаа пиезоелектричност, кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Воигт. Ова ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи со анализа на тензорите.

Практичната примена на пиезоелектричните уреди започна со развојот на сонар за време на Првата светска војна. Пол Лангевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Овој детектор се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо. Со емитување пулс со висока фреквенција од трансдуцерот и мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои се одбиваат од објектот, тие можеа да го пресметаат растојанието до објектот. Оваа употреба на пиезоелектрична енергија за сонар беше успешна, а проектот создаде интензивен развоен интерес за пиезоелектричните уреди. Во текот на децениите, беа истражени и развиени нови пиезоелектрични материјали и нови апликации за овие материјали. Пиезоелектричните уреди пронајдоа домови во различни области, од керамички касети за фонограф што го поедноставија дизајнот на плеерот и ги направија евтините, прецизни плеери за снимање поевтини за одржување и полесни за изградба, до развој на ултразвучни трансдуктори кои овозможуваа лесно мерење на вискозноста и еластичноста на течностите и цврсти материи, што резултира со огромен напредок во истражувањето на материјалите. Рефлектометрите на ултразвучниот временски домен испраќаат ултразвучен пулс во материјалот и ги мерат рефлексиите и дисконтинуитетите за да ги пронајдат недостатоците во лиените метални и камени предмети, подобрувајќи ја структурната безбедност.

По Втората светска војна, независни истражувачки групи во САД, Русија и Јапонија открија нова класа на синтетички материјали наречени фероелектрици кои покажуваат пиезоелектрични константи до десет пати повисоки од природните материјали. Ова доведе до интензивно истражување за развој на бариум титанат, а подоцна и олово цирконат титанат, материјали со специфични својства за одредени апликации. Беше развиен значаен пример за употреба на пиезоелектрични кристали

Волдемар Фојгт

Пиезоелектрицитетот е електромеханички феномен во кој електричното полнење се акумулира во одредени цврсти материјали, како што се кристалите, керамиката и биолошката материја како коските и ДНК. Ова полнење се создава како одговор на применетиот механички стрес. Зборот пиезоелектрицитет е изведен од грчкиот збор „piezein“, што значи „стискање или притискање“ и „elektron“, што значи „килибар“, древен извор на електричен полнеж.

Пиезоелектричниот ефект произлегува од линеарна електромеханичка интеракција помеѓу механичката и електричната состојба на кристалните материјали со инверзивна симетрија. Овој ефект е реверзибилен, што значи дека материјалите што покажуваат пиезоелектричност исто така покажуваат и обратен пиезоелектричен ефект, каде што внатрешното генерирање на механички напор произлегува од применетото електрично поле. На пример, кристалите на оловниот цирконат титанат генерираат мерлив пиезоелектрицитет кога нивната статичка структура е деформирана од нејзината оригинална димензија. Спротивно на тоа, кристалите можат да ја променат својата статичка димензија кога се применува надворешно електрично поле, феномен познат како инверзен пиезоелектричен ефект, кој се користи во производството на ултразвучни бранови.

Француските физичари Пјер и Жак Кири ја откриле пиезоелектричноста во 1880 година. Пиезоелектричниот ефект оттогаш бил искористен за различни корисни апликации, вклучувајќи производство и детекција на звук, пиезоелектрично инк-џет печатење, генерирање на електрична енергија со висок напон, генератори на часовници и електронски уреди како микробаланси и погон на ултразвучни млазници за ултрафино фокусирање на оптичките склопови. Таа, исто така ја формира основата на микроскопите за скенирање сонда, кои можат да ги разрешат сликите на скалата на атоми. Дополнително, пикапи во електронски засилени гитари и тригери во модерните електронски тапани го користат пиезоелектричниот ефект.

Пиезоелектрицитетот исто така наоѓа секојдневна употреба во генерирање на искри за запалување на гас во уредите за готвење и греење, во факели, запалки и многу повеќе. Пироелектричниот ефект, каде што материјалот генерира електричен потенцијал како одговор на промената на температурата, го проучувале Карл Линеус и Франц Епинус во средината на 18 век, потпирајќи се на знаењето од Рене Хау и Антоан Сезар Бекерел, кои поставиле врска помеѓу механичките стрес и електричен полнеж. Експериментите за докажување на оваа врска се покажаа како неубедливи.

Погледот на пиезо кристал во компензаторот Кири во Музејот Хантери во Шкотска е демонстрација на директниот пиезоелектричен ефект на браќата Пјер и Жак Кири. Комбинирањето на нивното знаење за пироелектрицитетот со разбирањето на основните кристални структури доведе до предвидување на пироелектрицитет, што им овозможи да го предвидат однесувањето на кристалите што го покажаа во ефектот на кристалите како што се турмалин, кварц, топаз, шеќер од трска и сол Рошел. . Натриум и калиум тартарат тетрахидрат и кварц, исто така, покажаа пиезоелектричност, а пиезоелектричен диск беше користен за генерирање на напон при деформирање. Оваа промена во обликот беше многу претерана во демонстрациите на Кири, и тие продолжија да го предвидуваат обратниот пиезоелектричен ефект. Конверзниот ефект беше математички изведен од основните термодинамички принципи од Габриел Липман во 1881 година.

Куриите веднаш го потврдија постоењето на обратниот ефект и продолжија да добиваат квантитативен доказ за целосната реверзибилност на електро-еласто-механичките деформации во пиезоелектричните кристали. Во децениите што следеа, пиезоелектрицитетот остана лабораториски куриозитет, сè додека не стана витална алатка во откривањето на полониум и радиум од страна на Пјер Марија Кири, кој го користеше за истражување и дефинирање на кристалните структури кои покажуваат пиезоелектричност. Ова кулминираше со објавувањето на Lehrbuch der Kristallphysik (Учебник по кристална физика) на Волдемар Војгт, кој ги опишува природните кристални класи способни за пиезоелектричност и ригорозно ги дефинира пиезоелектричните константи користејќи анализа на тензорите.

Ова доведе до практична примена на пиезоелектрични уреди, како што е сонарот, кој беше развиен за време на Првата светска војна. Во Франција, Пол Ланжевин и неговите соработници развија ултразвучен детектор за подморница. Овој детектор се состоеше од трансдуцер направен од тенки кварцни кристали внимателно залепени на челични плочи и хидрофон за откривање на вратеното ехо откако ќе испушти пулс со висока фреквенција од трансдуцерот. Со мерење на времето потребно за да се слушне ехото на звучните бранови кои се одбиваат од објектот, тие би можеле да го пресметаат растојанието до објектот. Тие користеа пиезоелектрична енергија за овој сонар да биде успешен, а проектот создаде интензивен развој и интерес за.

Важни односи

• Пиезоелектрични актуатори: Пиезоелектричните актуатори се уреди кои ја претвораат електричната енергија во механичко движење. Тие најчесто се користат во роботиката, медицинските уреди и други апликации каде што е потребна прецизна контрола на движењето.
• Пиезоелектрични сензори: Пиезоелектричните сензори се користат за мерење на физичките параметри како притисок, забрзување и вибрации. Тие често се користат во индустриски и медицински апликации, како и во потрошувачка електроника.
• Пиезоелектрицитет во природата: Пиезоелектрицитетот е природен феномен во одредени материјали и се наоѓа во многу живи организми. Се користи од страна на некои организми за да ја почувствуваат нивната околина и да комуницираат со други организми.

Заклучок

Пиезоелектрицитетот е неверојатен феномен кој се користи во различни апликации, од сонар до касети за фонограф. Се проучува од средината на 1800-тите, и се користи со голем ефект во развојот на модерната технологија. Овој блог пост ја истражуваше историјата и употребата на пиезоелектричната енергија и ја истакна важноста на овој феномен во развојот на модерната технологија. За оние кои се заинтересирани да дознаат повеќе за пиезоелектричеството, овој пост е одлична почетна точка.

Јас сум Јост Нуселдер, основачот на Neaera и продавач на содржина, тато, и сакам да испробувам нова опрема со гитара во срцето на мојата страст, и заедно со мојот тим, создавам детални блог статии од 2020 година да им помогне на лојалните читатели со совети за снимање и гитара.

Проверете ме на Youtube каде што ја пробувам целата оваа опрема:

Зачленете се