മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. മർദ്ദം, വൈദ്യുതി എന്നർഥമുള്ള പീസോ എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തിൽ നിന്നാണ് ഈ വാക്ക് വന്നത്. 1880 ലാണ് ഇത് ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയത്, എന്നാൽ ഈ ആശയം വളരെക്കാലമായി അറിയപ്പെടുന്നു.
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഏറ്റവും അറിയപ്പെടുന്ന ഉദാഹരണം ക്വാർട്സ് ആണ്, എന്നാൽ മറ്റ് പല വസ്തുക്കളും ഈ പ്രതിഭാസം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഉപയോഗം അൾട്രാസൗണ്ട് ഉത്പാദനമാണ്.
ഈ ലേഖനത്തിൽ, പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്താണെന്നും അത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്നും ഈ അത്ഭുതകരമായ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ നിരവധി പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ ചിലത് ഞാൻ ചർച്ച ചെയ്യും.
എന്താണ് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി?
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി ഒരു വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണ് ഇത്. ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിക്കാം.
പൈസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളിൽ പരലുകൾ, ചില സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ, പ്രോട്ടീനുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലിൽ ഒരു ബലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, അത് ഒരു വൈദ്യുത ചാർജ് ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഈ ചാർജ് പിന്നീട് ഉപകരണങ്ങൾ പവർ ചെയ്യാനോ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാനോ ഉപയോഗിക്കാം.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് സാമഗ്രികൾ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു:
• ശബ്ദത്തിന്റെ ഉത്പാദനവും കണ്ടെത്തലും
• പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്
• ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉത്പാദനം
• ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ
• ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ
• മൈക്രോബാലൻസ്
• അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ ഓടിക്കുക
• അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ
• പിക്കപ്പുകൾ ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്ക്
• ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകൾ
• വാതകം കത്തിക്കാനുള്ള തീപ്പൊരികളുടെ ഉത്പാദനം
• പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ
• ടോർച്ചുകളും സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകളും.
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ചരിത്രം എന്താണ്?
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തിയത്. പ്രയോഗിച്ച മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി പരലുകൾ, സെറാമിക്സ്, ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്നത് വൈദ്യുത ചാർജാണ്. 'പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി' എന്ന പദം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നതിൽ നിന്നാണ്, അതായത് 'ഞെക്കുക' അല്ലെങ്കിൽ 'അമർത്തുക', 'ഇലക്ട്രോൺ', അതായത് 'ആമ്പർ', ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്.
പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള ക്യൂറികളുടെ സംയോജിത അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ ഫലത്തിൽ ഇത് പ്രകടമായി.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമാകുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു.
ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകളും ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളും, മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളുടെ അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിന്റെ അടിസ്ഥാനം.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നിവയിൽ വാതകം ജ്വലിപ്പിക്കാൻ സ്പാർക്കുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തുന്നു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാറിന്റെ വികസനം ബെൽ ടെലിഫോൺ ലബോറട്ടറീസ് വികസിപ്പിച്ച പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഉപയോഗം കണ്ടു. ഇത് വ്യോമയാന റേഡിയോ ഉപയോഗിച്ച് ഏകോപിപ്പിച്ച കൂട്ട ആക്രമണങ്ങളിൽ ഏർപ്പെടാൻ സഖ്യസേനയെ അനുവദിച്ചു. യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെയും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും വികസനം കമ്പനികളെ താൽപ്പര്യങ്ങളുടെ മേഖലയിൽ യുദ്ധകാല തുടക്കങ്ങളുടെ വികസനത്തിൽ നിലനിർത്തുകയും പുതിയ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് ലാഭകരമായ പേറ്റന്റുകൾ നേടുകയും ചെയ്തു.
യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് വ്യവസായത്തിന്റെ പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും വളർച്ചയും ജപ്പാൻ കാണുകയും അവരുടേതായ വേഗത്തിൽ വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. അവർ വിവരങ്ങൾ വേഗത്തിൽ പങ്കുവെക്കുകയും ബേരിയം ടൈറ്റനേറ്റും പിന്നീട് ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളും പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളുള്ള വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്തു.
പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി 1880-ൽ കണ്ടെത്തിയതിന് ശേഷം ഒരുപാട് മുന്നോട്ട് പോയി, ഇപ്പോൾ ഇത് വിവിധ ദൈനംദിന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ പോലുള്ള മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ പുരോഗതി കൈവരിക്കാനും ഇത് ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് ഒരു മെറ്റീരിയലിലൂടെ ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ ന്യൂനതകൾ കണ്ടെത്തുകയും ഘടനാപരമായ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു
ഈ വിഭാഗത്തിൽ, പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഞാൻ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും. ഖരവസ്തുക്കളിലെ വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരണം, ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷൻ, ഈ പ്രതിഭാസം ഉണ്ടാക്കുന്ന റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയ എന്നിവ ഞാൻ നോക്കും. പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ചരിത്രത്തെക്കുറിച്ചും അതിന്റെ പ്രയോഗങ്ങളെക്കുറിച്ചും ഞാൻ ചർച്ച ചെയ്യും.
ഖരവസ്തുക്കളിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരണം
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന വൈദ്യുത ചാർജാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഇത് പ്രായോഗിക മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമാണ്, അതിന്റെ പേര് ഗ്രീക്ക് പദങ്ങളായ "പീസീൻ" (ഞെക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക), "ഇലെക്ട്രോൺ" (ആമ്പർ) എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് വന്നത്.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കാണിക്കുന്നു, ഇവിടെ ഒരു പ്രയോഗിച്ച വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൽ നിന്ന് മെക്കാനിക്കൽ സ്‌ട്രെയിന്റെ ആന്തരിക തലമുറ ഉണ്ടാകുന്നു. ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു അളക്കാവുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തി. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ പോലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇത് ഉപയോഗിച്ചു. ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളുടെ അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിങ്ങിനായി അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ ഓടിക്കുക. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സ്കാനിംഗ് അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി, വാതകം ജ്വലിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള തീപ്പൊരികൾ, പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, പൈറോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നിവയിൽ ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് ഇത് പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹായ്, അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് ഉപയോഗിച്ചു. പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിലെ പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ കാഴ്ച നേരിട്ടുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ പ്രകടനമാണ്. സഹോദരന്മാരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും സംയോജിപ്പിച്ചു, ഇത് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിന് കാരണമായി. ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു, ടൂർമലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ് പഞ്ചസാര, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളിൽ ഫലം പ്രകടമാക്കി. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു. ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ ആകൃതിയിലെ മാറ്റം വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണ്.
1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ ഈ വിപരീത ഫലത്തെ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിച്ചു. ക്യൂറികൾ ഉടൻ തന്നെ കൺവേർസ് ഇഫക്റ്റിന്റെ അസ്തിത്വം സ്ഥിരീകരിക്കുകയും ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-യുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങൾ.
പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പക്ഷേ പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായിരുന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രകടമാക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാനും നിർവചിക്കാനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗമായിരുന്നു ഇത്, ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.
ഡിറ്റക്ടറിൽ എ ട്രാൻഡ്യൂസർ സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചത്, തിരികെ വന്ന പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോൺ. ഉയർന്ന അളവ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിലൂടെ ആവൃത്തി ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്നുള്ള പൾസ്, ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിക്കുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുക, അവർക്ക് വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. സോണാറിനെ വിജയിപ്പിക്കാൻ അവർ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു, ഈ പദ്ധതി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു, കൂടാതെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വിവിധ മേഖലകളിൽ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി. സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലേയറുകൾക്ക് വേണ്ടി നിർമ്മിച്ചതും പരിപാലിക്കാൻ വിലകുറഞ്ഞതും നിർമ്മിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്.
അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം ദ്രാവകങ്ങളുടെയും ഖരവസ്തുക്കളുടെയും വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിച്ചു, ഇത് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായി.
ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടൽ
മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഗ്രീക്ക് പദങ്ങളായ πιέζειν (പീസീൻ) എന്നർത്ഥം വരുന്ന "ഞെക്കുകയോ അമർത്തുകയോ" എന്നർത്ഥം വരുന്ന പദങ്ങളിൽ നിന്നും "ആമ്പർ" എന്നർത്ഥം വരുന്ന ἤλεκτρον (ēlektron) എന്നതിൽ നിന്നും ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ് ഈ വാക്ക്, ഇത് ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടമായിരുന്നു.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തിയത്. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഇത്. ഈ പ്രഭാവം റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കാണിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും ഒരു റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കാണിക്കുന്നു, അതിലൂടെ ഒരു പ്രയോഗിച്ച വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൽ നിന്നുള്ള മെക്കാനിക്കൽ സ്‌ട്രെയിന്റെ ആന്തരിക ഉൽപ്പാദനം. അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടനയിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. വിപരീതമായി, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്ഥിരമായ അളവ് മാറ്റാൻ കഴിയും, ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഇനിപ്പറയുന്നതുപോലുള്ള ഉപയോഗപ്രദമായ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്:
• ശബ്ദത്തിന്റെ ഉത്പാദനവും കണ്ടെത്തലും
• പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്
• ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉത്പാദനം
• ക്ലോക്ക് ജനറേറ്റർ
• ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ
• മൈക്രോബാലൻസ്
• അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ ഓടിക്കുക
• അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ
• ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം ഉണ്ടാക്കുന്നു
• ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിലെ പിക്കപ്പുകൾ
• ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിൽ ട്രിഗറുകൾ
• പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിൽ വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നു
• ടോർച്ചുകളും സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകളും
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളും പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിൽ കണ്ടെത്തുന്നു, ഇത് താപനില മാറ്റത്തിന് പ്രതികരണമായി ഒരു വൈദ്യുത സാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവാണ്. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് ഇത് പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹായ്, അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് ഉപയോഗിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിൽ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റൽ കാണുന്നത് നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ ഒരു പ്രകടനമാണ്. പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും സഹോദരങ്ങളുടെ സൃഷ്ടിയാണ് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തത്, വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റാൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനത്തിലൂടെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തു, ഇത് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തിലേക്ക് നയിച്ചു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് ഫ്രാൻസിലെ പോൾ ലാൻഗെവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ചേർന്ന് അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചപ്പോഴാണ് സോണാർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്. ഈ ഡിറ്റക്ടറിൽ സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് ക്രിസ്റ്റലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം മടങ്ങിയെത്തിയ പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെ, പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ച് വസ്തുവിന്റെ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു. ഈ പ്രോജക്റ്റിന്റെ വിജയം പതിറ്റാണ്ടുകളായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു, പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പോലെയുള്ള പല മേഖലകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലേയറുകൾക്ക് വേണ്ടി നിർമ്മിച്ചതും നിർമ്മിക്കാനും പരിപാലിക്കാനും വിലകുറഞ്ഞതും എളുപ്പവുമാണ്.
അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം ദ്രാവകങ്ങളുടെയും ഖരവസ്തുക്കളുടെയും വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിച്ചു, ഇത് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായി. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും ഘടനാപരമായ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രതിഫലനങ്ങളും തടസ്സങ്ങളും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധത്തെത്തുടർന്ന്, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ്, റഷ്യ, ജപ്പാൻ എന്നിവിടങ്ങളിലെ സ്വതന്ത്ര ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഫെറോഇലക്ട്രിക്സ് എന്ന പുതിയ തരം സിന്തറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്രകൃതിദത്ത വസ്തുക്കളേക്കാൾ പലമടങ്ങ് ഉയർന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിച്ചിരുന്നു. ഇത് ബേരിയം ടൈറ്റാനേറ്റും പിന്നീട് ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റും വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള തീവ്രമായ ഗവേഷണത്തിന് കാരണമായി, പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളുള്ള മെറ്റീരിയലുകൾ.
രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധത്തെത്തുടർന്ന് ബെൽ ടെലിഫോൺ ലബോറട്ടറീസ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഉപയോഗത്തിന്റെ സുപ്രധാന ഉദാഹരണം. റേഡിയോ ടെലിഫോണി എഞ്ചിനീയറിംഗ് വിഭാഗത്തിൽ ജോലി ചെയ്യുന്ന ഫ്രെഡറിക് ആർ.
വിപരീത പ്രക്രിയ
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന ഒരു വൈദ്യുത ചാർജാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പ്രായോഗിക മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള ഈ വസ്തുക്കളുടെ പ്രതികരണമാണിത്. 'പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി' എന്ന വാക്ക് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നർത്ഥം 'ഞെക്കുക' അല്ലെങ്കിൽ 'അമർത്തുക', 'ഇലെക്ട്രോൺ' എന്നർത്ഥം 'ആമ്പർ' എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് വന്നത്, ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു അളക്കാവുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ. ഈ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന വികലമാകുമ്പോൾ, അവ അവയുടെ യഥാർത്ഥ അളവിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു, വിപരീതമായി, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിച്ച് അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് അളവ് മാറ്റുന്നു.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും 1880-ൽ പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടുപിടിച്ചു. ശബ്ദം, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ എന്നിവയുടെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടുപിടിത്തവും ഉൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇത് ഉപയോഗിച്ചു. അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളും അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളും ഓടിക്കുക. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ തുടങ്ങിയവയിൽ വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നത് പോലുള്ള ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തുന്നു. പൈറോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം, ഒരു പദാർത്ഥം താപനില വ്യതിയാനത്തിന് മറുപടിയായി ഒരു വൈദ്യുത സാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്നു, പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസ്, ഫ്രാൻസ് എപിനസ്, റെനെ ഹ്യൂ എന്നിവർ ആമ്പറിനെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് ഉപയോഗിച്ച് പഠിച്ചു. മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെസും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ സ്ഥാപിച്ചു, പക്ഷേ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലായി.
ഗ്ലാസ്‌ഗോയിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയം സന്ദർശിക്കുന്നവർക്ക് പീസോ ക്രിസ്റ്റൽ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്റർ കാണാൻ കഴിയും, ഇത് സഹോദരന്മാരായ പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ പ്രകടനമാണ്. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ചത് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനത്തിൽ ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികലമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. കൺവേർസ് പൈസോഇലക്‌ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിക്കാൻ ക്യൂറികൾ ഈ ആകൃതിയിലുള്ള മാറ്റം വളരെയധികം പെരുപ്പിച്ചുകാട്ടി. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ മൗലിക തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി വിവർത്തന പ്രഭാവം കണ്ടെത്തി.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പക്ഷേ പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായിരുന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തു.
സോണാർ പോലുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതാണ്. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഈ ഡിറ്റക്ടറിൽ സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും തിരികെ വന്ന പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിലൂടെയും ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിക്കുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെയും, അവർക്ക് വസ്തുവിന്റെ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. ഈ സോണാറിനെ വിജയിപ്പിക്കാൻ അവർ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു. ഈ പ്രോജക്റ്റ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു, പതിറ്റാണ്ടുകളായി പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ
എന്താണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കാരണമാകുന്നത്?
ഈ വിഭാഗത്തിൽ, പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഉത്ഭവവും ഈ പ്രതിഭാസം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന വിവിധ വസ്തുക്കളും ഞാൻ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും. വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ പുരാതന ഉറവിടമായ 'പൈസീൻ' എന്ന ഗ്രീക്ക് പദവും പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഇഫക്റ്റും ഞാൻ നോക്കും. പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും കണ്ടെത്തലുകളെക്കുറിച്ചും ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ വികസനത്തെക്കുറിച്ചും ഞാൻ ചർച്ച ചെയ്യും.
ഗ്രീക്ക് വാക്ക് പീസീൻ
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ശേഖരണമാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള ഈ വസ്തുക്കളുടെ പ്രതികരണം മൂലമാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. പൈസോഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്ന വാക്ക് ഗ്രീക്ക് പദമായ "പൈസീൻ" എന്നതിൽ നിന്നാണ് വന്നത്, അതായത് "ഞെരുക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക", "ഇലെക്ട്രോൺ", അതായത് "ആമ്പർ", ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. വിപരീതമായി, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്ഥിരമായ അളവ് മാറ്റാൻ കഴിയും, ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനമാണ്.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടുപിടിച്ചു. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, മൈക്രോബാലൻസ് പോലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. , അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവ ഓടിക്കുക. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സ്കാനിംഗ് അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയും അതിലേറെയും ഗ്യാസ് കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി സൃഷ്ടിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങൾ Piezoelectricity കണ്ടെത്തുന്നു. പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, ഒരു താപനില വ്യതിയാനത്തോട് പ്രതികരിക്കുന്ന വൈദ്യുത സാധ്യതകൾ, 18-ആം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠിച്ചത്, റെനെ ഹേയ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരുടെ അറിവിൽ നിന്നാണ്. മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും. പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ മ്യൂസിയത്തിൽ, സന്ദർശകർക്ക് ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റൽ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്റർ കാണാൻ കഴിയും, ഇത് സഹോദരന്മാരായ പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രകടനമാണ്. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ചത് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനത്താൽ ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. റോഷെൽ ഉപ്പിൽ നിന്നുള്ള സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റും ക്വാർട്‌സും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ ഈ രൂപമാറ്റം വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണ്.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് ക്യൂറികൾ തുടർന്നു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയം, റേഡിയം എന്നിവ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു സുപ്രധാന ഉപകരണമാകുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനത്തിലൂടെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തു.
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഈ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാർ വികസിപ്പിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിച്ചു. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം തിരിച്ചെത്തിയ പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഹൈഡ്രോഫോൺ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ച നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസർ ഡിറ്റക്ടറിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിന്റെ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസർ അളന്നു. സോണാറിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഉപയോഗം വിജയമായിരുന്നു, ഈ പദ്ധതി പതിറ്റാണ്ടുകളായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്തു, കൂടാതെ സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പോലുള്ള നിരവധി മേഖലകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലേയറുകൾക്കായി നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്തു. പണിയാൻ. വികസനം
വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ പുരാതന ഉറവിടം
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന വൈദ്യുത ചാർജാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പ്രയോഗിച്ച മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള മെറ്റീരിയലിന്റെ പ്രതികരണം മൂലമാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. 'പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി' എന്ന വാക്ക് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നതിൽ നിന്നാണ് വന്നത്, അതിനർത്ഥം 'ഞെക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക' എന്നാണ്, കൂടാതെ 'ആമ്പർ' എന്നർത്ഥം വരുന്ന 'ഇലക്ട്രോൺ' എന്ന വാക്ക്, വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ പുരാതന ഉറവിടമാണ്.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഡൈമൻഷൻ വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിൽ മാറ്റുകയും അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം കണ്ടെത്തിയത്. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കൽ, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളുടെ അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗിനായി മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇത് ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയിലും മറ്റും വാതകം ജ്വലിപ്പിക്കാൻ തീപ്പൊരി സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. താപനില വ്യതിയാനത്തോടുള്ള പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത ശേഷി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന പൈറോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹ്യൂയുടെയും അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറലിന്റെയും അറിവ് അടിസ്ഥാനമാക്കി. സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും. എന്നിരുന്നാലും, അവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെയും ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിന്റെയും ദൃശ്യം നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രകടമാക്കുന്നു. പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും സഹോദരങ്ങളുടെ സൃഷ്ടിയാണ് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തത്, വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റാൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനത്തിലൂടെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം അനുവദിക്കുകയും ചെയ്തു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് ഫ്രാൻസിലെ പോൾ ലാൻഗെവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ചേർന്ന് സോണാർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, അവർ ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ച നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും തിരികെ വന്ന പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും ഡിറ്റക്ടറിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുകയും ചെയ്തു, അവർക്ക് വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. ഈ സോണാറിനെ വിജയിപ്പിക്കാൻ അവർ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു. ഈ പദ്ധതി പതിറ്റാണ്ടുകളായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണ് ഇത്. "പൈസോഇലക്ട്രിസിറ്റി" എന്ന പദം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് ഗ്രീക്ക് പദമായ "പൈസീൻ" എന്നതിൽ നിന്നാണ്, അതായത് "ഞെക്കിപ്പിടിക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക" എന്നർത്ഥം, "ഇലെക്ട്രോൺ" എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തിൽ നിന്നാണ്, അതായത് വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ പുരാതന ഉറവിടം.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം കണ്ടെത്തിയത്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്‌ട്രെയിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു അളക്കാവുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ. ഒരു സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ, അത് അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിന് കാരണമാകുന്നു.
ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കൽ, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ തുടങ്ങിയ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഉപയോഗപ്രദമായ നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയും അതിലേറെയും ഗ്യാസ് കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി സൃഷ്ടിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങൾ Piezoelectricity കണ്ടെത്തുന്നു. പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, ഒരു താപനില വ്യതിയാനത്തോടുള്ള പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത ശേഷി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, 18-ആം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠനം നടത്തിയ റെനെ ഹേയ്, അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറൽ എന്നിവരുടെ അറിവ് ഉപയോഗിച്ചു. മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിനും വൈദ്യുത ചാർജിനും ഇടയിൽ. എന്നിരുന്നാലും, പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്റർ മ്യൂസിയത്തിലെ പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ദൃശ്യം നേരിട്ടുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ പ്രകടനമാണ്. സഹോദരന്മാരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ച് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗ്രാഹ്യത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കുന്നതിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ ഫലത്തിൽ ഇത് പ്രകടമായി. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റും ക്വാർട്‌സും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കാണിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി, രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. കൺവേർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രവചിക്കാൻ ക്യൂറികൾ ഇത് വളരെയധികം പെരുപ്പിച്ചുകാട്ടി. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളാൽ വിപരീത ഫലത്തെ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിച്ചു.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. തുടർന്നുള്ള ദശാബ്ദങ്ങളിൽ, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായി മാറുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
സോണാറിന്റെ വികസനം വിജയകരമായിരുന്നു, പദ്ധതി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു. തുടർന്നുള്ള ദശകങ്ങളിൽ, പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പോലെയുള്ള പല മേഖലകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലെയറുകൾക്കായി നിർമ്മിച്ചു, അത് പരിപാലിക്കാൻ വിലകുറഞ്ഞതും നിർമ്മിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്. അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം ദ്രാവകങ്ങളുടെയും ഖര വസ്തുക്കളുടെയും വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിച്ചു, ഇത് മെറ്റീരിയൽ ഗവേഷണത്തിൽ വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായി. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും ഘടനാപരമായ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രതിഫലനങ്ങളും തടസ്സങ്ങളും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധത്തെത്തുടർന്ന്, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ്, റഷ്യ, ജപ്പാൻ എന്നിവിടങ്ങളിലെ സ്വതന്ത്ര ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഫെറോഇലക്ട്രിക്സ് എന്ന പുതിയ തരം സിന്തറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്തി, അത് പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിച്ചു.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് വസ്തുക്കൾ
ഈ വിഭാഗത്തിൽ, പ്രയോഗിച്ച മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവായ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന വസ്തുക്കളെക്കുറിച്ചാണ് ഞാൻ ചർച്ച ചെയ്യുന്നത്. ഞാൻ പരലുകൾ, സെറാമിക്സ്, ജൈവവസ്തുക്കൾ, അസ്ഥികൾ, ഡിഎൻഎ, പ്രോട്ടീനുകൾ എന്നിവയും പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിനോട് എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുന്നുവെന്നും നോക്കും.
പരലുകൾ
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്ന പദം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് ഗ്രീക്ക് പദങ്ങളായ πιέζειν (പൈസീൻ) എന്നർത്ഥം 'ഞെക്കുക' അല്ലെങ്കിൽ 'അമർത്തുക', ἤλεκτρον (ēlektron) എന്നർത്ഥം 'ആമ്പർ', ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം. പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളിൽ പരലുകൾ, സെറാമിക്സ്, ജൈവവസ്തുക്കൾ, അസ്ഥികൾ, ഡിഎൻഎ, പ്രോട്ടീനുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഈ പ്രഭാവം റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. അളക്കാവുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റാനേറ്റ് പരലുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, അവ അവയുടെ യഥാർത്ഥ അളവിലേക്ക് രൂപഭേദം വരുത്താം അല്ലെങ്കിൽ വിപരീതമായി, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് അളവ് മാറ്റാം. ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടുപിടിച്ചു. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിങ്ങനെ. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിൽ ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിലും ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് പിക്കപ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയിൽ വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, ഒരു താപനില വ്യതിയാനത്തോട് പ്രതികരിക്കുന്ന വൈദ്യുത സാധ്യതകൾ, 18-ആം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹേയ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് പ്രയോജനപ്പെടുത്തി. സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും. ഈ സിദ്ധാന്തം തെളിയിക്കാനുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലായിരുന്നു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിലെ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ കാഴ്ച നേരിട്ടുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ പ്രകടനമാണ്. സഹോദരന്മാരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും സംയോജിപ്പിച്ച് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിന് കാരണമായി. ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു, ടൂർമലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ് പഞ്ചസാര, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളിൽ ഫലം പ്രകടമാക്കി. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു. ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു; ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ രൂപമാറ്റം വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണ്.
കൺവേർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രവചിക്കാനും അതിന് പിന്നിലെ അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളെ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിക്കാനും അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ ഇത് ചെയ്തു. ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടനടി സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു.
പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പക്ഷേ പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായിരുന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രകടമാക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
സോണാറിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതാണ്. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം തിരിച്ചെത്തിയ പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഹൈഡ്രോഫോൺ എന്ന് വിളിക്കുന്ന സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസർ ഈ ഡിറ്റക്ടറിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെ, വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു. സോണാറിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഈ ഉപയോഗം വിജയകരമായിരുന്നു, ഈ പദ്ധതി പതിറ്റാണ്ടുകളായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
സെറാമിക്സ്
പ്രയോഗിച്ച മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കുന്ന സോളിഡുകളാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകൾ. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്നത് ഗ്രീക്ക് പദമായ πιέζειν (piezein) എന്നർത്ഥം 'ഞെക്കുക' അല്ലെങ്കിൽ 'അമർത്തുക', ἤλεκτρον (ēlektron) എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ്, ഇത് വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ പുരാതന ഉറവിടമാണ്. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കൽ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പൈസോ ഇലക്ട്രിക് വസ്തുക്കൾ പരലുകൾ, സെറാമിക്സ്, ജൈവവസ്തുക്കൾ, അസ്ഥികൾ, ഡിഎൻഎ, പ്രോട്ടീനുകൾ എന്നിവയിൽ കാണപ്പെടുന്നു. ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഏറ്റവും സാധാരണമായ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലാണ് സെറാമിക്സ്. ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് (PZT) പോലുള്ള ലോഹ ഓക്സൈഡുകളുടെ സംയോജനത്തിൽ നിന്നാണ് സെറാമിക്സ് നിർമ്മിക്കുന്നത്, അവ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ചൂടാക്കി ഖരരൂപത്തിൽ ഉണ്ടാക്കുന്നു. സെറാമിക്സ് വളരെ മോടിയുള്ളതും തീവ്രമായ താപനിലയും സമ്മർദ്ദവും നേരിടാൻ കഴിയും.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സിന് വിവിധ ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട്, അവയിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
• ടോർച്ചുകളും സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകളും പോലെയുള്ള പാചകം ചെയ്യുന്നതിനും ചൂടാക്കാനുള്ള ഉപകരണങ്ങൾക്കുമായി ഗ്യാസ് കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
• മെഡിക്കൽ ഇമേജിംഗിനായി അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
• ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾക്കും ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾക്കും ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.
• കൃത്യമായ തൂക്കത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മൈക്രോബാലൻസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
• ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളുടെ അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിങ്ങിനായി അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ ഡ്രൈവിംഗ്.
• ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം ഉണ്ടാക്കുന്നു.
• ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളും.
ഉപഭോക്തൃ ഇലക്ട്രോണിക്സ് മുതൽ മെഡിക്കൽ ഇമേജിംഗ് വരെയുള്ള വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവ വളരെ മോടിയുള്ളവയാണ്, കൂടാതെ തീവ്രമായ താപനിലയെയും സമ്മർദ്ദത്തെയും നേരിടാൻ കഴിയും, ഇത് വിവിധ വ്യവസായങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
ജൈവ പദാർത്ഥം
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നതിൽ നിന്നാണ് ഇത് ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്, അതായത് 'ഞെക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക', 'ഇലെക്ട്രോൺ', അതായത് 'ആമ്പർ', ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ, പ്രോട്ടീനുകൾ തുടങ്ങിയ ജൈവവസ്തുക്കൾ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന വസ്തുക്കളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രഭാവം റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ഈ സാമഗ്രികളുടെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, അവ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഡൈമൻഷൻ മാറ്റുകയും വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിലൂടെ അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ കണ്ടുപിടുത്തം നടത്തിയത്. പിന്നീട് ഇത് ഉപയോഗപ്രദമായ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഉപയോഗിച്ചു:
• ശബ്ദത്തിന്റെ ഉത്പാദനവും കണ്ടെത്തലും
• പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്
• ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉത്പാദനം
• ക്ലോക്ക് ജനറേറ്റർ
• ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ
• മൈക്രോബാലൻസ്
• അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ ഓടിക്കുക
• അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ
• സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ അടിസ്ഥാനം
• ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കുക
• ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിലെ പിക്കപ്പുകൾ
• ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിൽ ട്രിഗറുകൾ
ഗ്യാസ് പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയും അതിലേറെയും പോലുള്ള ദൈനംദിന ഇനങ്ങളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, ഒരു താപനില വ്യതിയാനത്തോടുള്ള പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത സാധ്യതയുടെ ഉൽപാദനമാണ്, പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും പഠിച്ചു. റെനെ ഹായ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരുടെ അറിവിൽ നിന്ന് അവർ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ചു, പക്ഷേ അവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലായി.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിലെ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ കാഴ്ച നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ പ്രകടനമാണ്. സഹോദരന്മാരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ച് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കുന്നതിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനം ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികലമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. വിപരീത പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിക്കാൻ ക്യൂറികൾ ഈ പ്രഭാവം വളരെയധികം പെരുപ്പിച്ചുകാട്ടി. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ മൗലിക തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി വ്യവഹാര പ്രഭാവം കണ്ടെത്തി.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയം, റേഡിയം എന്നിവ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു സുപ്രധാന ഉപകരണമാകുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ 'ലെഹർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക്' (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
അസ്ഥി
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഈ പ്രതിഭാസം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന അത്തരം ഒരു വസ്തുവാണ് അസ്ഥി.
കൊളാജൻ, കാൽസ്യം, ഫോസ്ഫറസ് എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള പ്രോട്ടീനുകളും ധാതുക്കളും ചേർന്ന ഒരു തരം ജൈവവസ്തുവാണ് അസ്ഥി. എല്ലാ ജൈവവസ്തുക്കളിലും ഏറ്റവും പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ആണ് ഇത്, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും.
അസ്ഥിയിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം അതിന്റെ തനതായ ഘടനയുടെ ഫലമാണ്. ധാതുക്കളുടെ മാട്രിക്സിൽ ഉൾച്ചേർത്ത കൊളാജൻ നാരുകളുടെ ഒരു ശൃംഖലയാണ് ഇത് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. അസ്ഥി മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ, കൊളാജൻ നാരുകൾ നീങ്ങുന്നു, ധാതുക്കൾ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടുകയും വൈദ്യുത ചാർജ് ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
അസ്ഥിയിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന് നിരവധി പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്. അൾട്രാസൗണ്ട്, എക്സ്-റേ ഇമേജിംഗ് പോലുള്ള മെഡിക്കൽ ഇമേജിംഗിൽ അസ്ഥി ഒടിവുകളും മറ്റ് അസാധാരണത്വങ്ങളും കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. അസ്ഥി ചാലക ശ്രവണ സഹായികളിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു, ശബ്ദ തരംഗങ്ങളെ നേരിട്ട് അകത്തെ ചെവിയിലേക്ക് അയയ്ക്കുന്ന വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളാക്കി മാറ്റാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗിക്കുന്നു.
കൃത്രിമ സന്ധികൾ, കൃത്രിമ കൈകാലുകൾ തുടങ്ങിയ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാന്റുകളിലും അസ്ഥിയിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗിക്കുന്നു. മെക്കാനിക്കൽ എനർജിയെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റാൻ ഇംപ്ലാന്റുകൾ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു, അത് ഉപകരണത്തിന് ഊർജം പകരാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
കൂടാതെ, പുതിയ വൈദ്യചികിത്സകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഉപയോഗത്തിനായി അസ്ഥിയിലെ പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, എല്ലുകളുടെ വളർച്ചയെ ഉത്തേജിപ്പിക്കാനും കേടായ ടിഷ്യു നന്നാക്കാനും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഗവേഷകർ അന്വേഷിക്കുന്നു.
മൊത്തത്തിൽ, അസ്ഥിയിലെ പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വിശാലമായ പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളുള്ള ഒരു കൗതുകകരമായ പ്രതിഭാസമാണ്. വൈവിധ്യമാർന്ന മെഡിക്കൽ, സാങ്കേതിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ പുതിയ ചികിത്സാരീതികൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഉപയോഗത്തിനായി പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
ഡിഎൻഎ
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഈ പ്രഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന അത്തരം ഒരു വസ്തുവാണ് ഡിഎൻഎ. എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളിലും കാണപ്പെടുന്ന ഒരു ജൈവ തന്മാത്രയാണ് ഡിഎൻഎ, കൂടാതെ നാല് ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബേസുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു: അഡിനൈൻ (എ), ഗ്വാനിൻ (ജി), സൈറ്റോസിൻ (സി), തൈമിൻ (ടി).
മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു സങ്കീർണ്ണ തന്മാത്രയാണ് ഡിഎൻഎ. ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ട് ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകൾ ചേർന്നതാണ് ഡിഎൻഎ തന്മാത്രകൾ എന്ന വസ്തുതയാണ് ഇതിന് കാരണം. ഈ ബന്ധനങ്ങൾ തകരുമ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജ് ഉണ്ടാകുന്നു.
ഡിഎൻഎയുടെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്, ഇനിപ്പറയുന്നവ ഉൾപ്പെടെ:
• മെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാന്റുകൾക്കായി വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു
• കോശങ്ങളിലെ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തികൾ കണ്ടെത്തുകയും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു
• നാനോ സ്കെയിൽ സെൻസറുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നു
• ഡിഎൻഎ സീക്വൻസിങ്ങിനായി ബയോസെൻസറുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു
• ഇമേജിംഗിനായി അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു
നാനോ വയറുകളും നാനോട്യൂബുകളും പോലെയുള്ള പുതിയ വസ്തുക്കളുടെ വികസനത്തിൽ ഡിഎൻഎയുടെ പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് അതിന്റെ സാധ്യതയുള്ള ഉപയോഗത്തിനായി പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഊർജ്ജ സംഭരണവും സെൻസിംഗും ഉൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഈ മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിക്കാം.
ഡിഎൻഎയുടെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വിപുലമായി പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണെന്ന് കണ്ടെത്തി. പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളും സാങ്കേതികവിദ്യകളും വികസിപ്പിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്ന ഗവേഷകർക്കും എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ഇത് ഒരു വിലപ്പെട്ട ഉപകരണമാക്കി മാറ്റുന്നു.
ഉപസംഹാരമായി, പ്രയോഗിച്ച മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള കഴിവായ പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവാണ് ഡിഎൻഎ. മെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാന്റുകൾ, നാനോസ്‌കെയിൽ സെൻസറുകൾ, ഡിഎൻഎ സീക്വൻസിംഗ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഈ പ്രഭാവം ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. നാനോ വയറുകളും നാനോട്യൂബുകളും പോലെയുള്ള പുതിയ സാമഗ്രികളുടെ വികസനത്തിൽ അതിന്റെ സാധ്യതയുള്ള ഉപയോഗത്തിനായി ഇത് പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
പ്രോട്ടീനുകൾ
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പ്രോട്ടീനുകൾ, ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ തുടങ്ങിയ ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് വസ്തുക്കൾ ഈ പ്രഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. പ്രോട്ടീനുകൾ, പ്രത്യേകിച്ച്, ഒരു അദ്വിതീയ പൈസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലാണ്, കാരണം അവ അമിനോ ആസിഡുകളുടെ ഒരു സങ്കീർണ്ണ ഘടനയാണ്, അത് വൈദ്യുത ചാർജ് ഉണ്ടാക്കാൻ രൂപഭേദം വരുത്താം.
പ്രോട്ടീനുകൾ ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലാണ്, അവ വിവിധ രൂപങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്നു. എൻസൈമുകൾ, ഹോർമോണുകൾ, ആന്റിബോഡികൾ എന്നിവയുടെ രൂപത്തിലും കൊളാജൻ, കെരാറ്റിൻ തുടങ്ങിയ ഘടനാപരമായ പ്രോട്ടീനുകളുടെ രൂപത്തിലും അവ കണ്ടെത്താനാകും. പേശികളുടെ സങ്കോചത്തിനും വിശ്രമത്തിനും കാരണമാകുന്ന പേശി പ്രോട്ടീനുകളുടെ രൂപത്തിലും പ്രോട്ടീനുകൾ കാണപ്പെടുന്നു.
പ്രോട്ടീനുകളുടെ പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം അമിനോ ആസിഡുകളുടെ ഒരു സങ്കീർണ്ണ ഘടനയാണ് അവ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഈ അമിനോ ആസിഡുകൾ രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അവ വൈദ്യുത ചാർജ് ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഈ വൈദ്യുത ചാർജ് പിന്നീട് സെൻസറുകളും ആക്യുവേറ്ററുകളും പോലുള്ള വിവിധ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ഊർജ്ജം പകരാൻ ഉപയോഗിക്കാം.
വിവിധ മെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും പ്രോട്ടീനുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ശരീരത്തിലെ ചില പ്രോട്ടീനുകളുടെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തുന്നതിന് അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് രോഗങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. ചില ബാക്ടീരിയകളുടെയും വൈറസുകളുടെയും സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്താനും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് അണുബാധകൾ നിർണ്ണയിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം.
വിവിധ വ്യാവസായിക പ്രയോഗങ്ങളിലും പ്രോട്ടീനുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, വിവിധ വ്യാവസായിക പ്രക്രിയകൾക്കായി സെൻസറുകളും ആക്യുവേറ്ററുകളും സൃഷ്ടിക്കാൻ അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വിമാനങ്ങളുടെയും മറ്റ് വാഹനങ്ങളുടെയും നിർമ്മാണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന വസ്തുക്കൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഉപസംഹാരമായി, പ്രോട്ടീനുകൾ ഒരു അദ്വിതീയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലാണ്, അത് വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കാം. വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ രൂപഭേദം വരുത്താൻ കഴിയുന്ന അമിനോ ആസിഡുകളുടെ സങ്കീർണ്ണ ഘടനയാണ് അവ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, കൂടാതെ അവ വിവിധ മെഡിക്കൽ, വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ച് ഊർജ്ജ വിളവെടുപ്പ്
ഈ വിഭാഗത്തിൽ, ഊർജ്ജം ശേഖരിക്കാൻ പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് ഞാൻ ചർച്ച ചെയ്യും. പീസോഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ് മുതൽ ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകളും മൈക്രോബാലൻസുകളും വരെയുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ഞാൻ നോക്കും. പിയറി ക്യൂറിയുടെ കണ്ടുപിടിത്തം മുതൽ രണ്ടാം ലോക മഹായുദ്ധത്തിലെ ഉപയോഗം വരെയുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ചരിത്രവും ഞാൻ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും. അവസാനമായി, പൈസോ ഇലക്ട്രിക് വ്യവസായത്തിന്റെ നിലവിലെ അവസ്ഥയെക്കുറിച്ചും കൂടുതൽ വളർച്ചയ്ക്കുള്ള സാധ്യതയെക്കുറിച്ചും ഞാൻ ചർച്ച ചെയ്യും.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി ഒരു വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. 'പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി' എന്ന വാക്ക് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പീസീൻ' (ഞെക്കുകയോ അമർത്തുകയോ ചെയ്യുക), 'ഇലക്ട്രോൺ' (ആമ്പർ) എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്, ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം. ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ പീസോഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകൾ വിവിധ പ്രയോഗങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനും, ഒരു ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററായും, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിലും, മൈക്രോബാലൻസുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളും അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളും ഓടിക്കാനും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഒരു ജനപ്രിയ ആപ്ലിക്കേഷനാണ്. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈബ്രേഷൻ സൃഷ്ടിക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു തരം പ്രിന്റിംഗാണിത്, ഇത് ഒരു പേജിലേക്ക് മഷിയുടെ തുള്ളികൾ പുറന്തള്ളാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് അതിന്റെ ഫലം കണ്ടുപിടിച്ചതാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ കണ്ടെത്തൽ. അതിനുശേഷം, വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. ഗ്യാസ് പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിലെ പിക്കപ്പുകൾ, ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിലെ ട്രിഗറുകൾ തുടങ്ങിയ ദൈനംദിന ഇനങ്ങളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ശാസ്ത്രീയ ഗവേഷണത്തിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനമാണിത്. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകളിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് അൾട്രാസോണിക് പൾസുകളെ അയയ്ക്കുകയും വിച്ഛേദിക്കലുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ കുറവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനും പ്രതിഫലനങ്ങൾ അളക്കുന്നു.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെയും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും വികസനം മികച്ച പ്രകടനത്തിന്റെയും എളുപ്പമുള്ള നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുടെയും ആവശ്യകതയാൽ നയിക്കപ്പെടുന്നു. അമേരിക്കൻ ഐക്യനാടുകളിൽ, വാണിജ്യാവശ്യത്തിനുള്ള ക്വാർട്സ് പരലുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് വ്യവസായത്തിന്റെ വളർച്ചയിൽ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്. ഇതിനു വിപരീതമായി, ജാപ്പനീസ് നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് വിവരങ്ങൾ വേഗത്തിൽ പങ്കിടാനും പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ വികസിപ്പിക്കാനും കഴിഞ്ഞു, ഇത് ജാപ്പനീസ് വിപണിയിൽ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വളർച്ചയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
ലൈറ്ററുകൾ പോലുള്ള നിത്യോപയോഗ സാധനങ്ങൾ മുതൽ വിപുലമായ ശാസ്ത്ര ഗവേഷണം വരെ നാം ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നു. പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളും ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാനും വികസിപ്പിക്കാനും ഞങ്ങളെ പ്രാപ്തമാക്കിയ ഒരു ബഹുമുഖ സാങ്കേതികവിദ്യയാണിത്, വരും വർഷങ്ങളിൽ ഇത് നമ്മുടെ ജീവിതത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമായി തുടരും.
ഹൈ വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉത്പാദനം
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില ഖര വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. 'പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി' എന്ന പദം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നർത്ഥമുള്ള 'ഞെക്കുക' അല്ലെങ്കിൽ 'അമർത്തുക', 'ഇലെക്ട്രോൺ' എന്നർത്ഥം 'ആമ്പർ', ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം എന്നിവയിൽ നിന്നാണ്. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി.
പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്; പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് പ്രയോഗിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ ആന്തരിക തലമുറ. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് മാനം മാറ്റാൻ കഴിയും, ഈ പ്രതിഭാസത്തെ വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതുൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ശബ്ദം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനും കണ്ടെത്തുന്നതിനും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗിലും, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകളിലും, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിലും, മൈക്രോബാലൻസുകളിലും, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളിലും, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ദൈനംദിന പ്രയോഗങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു, പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, പൈറോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവയിൽ വാതകം ജ്വലിപ്പിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് താപനില മാറ്റത്തിന് പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത സാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ഈ പ്രഭാവം പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹ്യൂ, അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് അടിസ്ഥാനമാക്കി, അവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള സംയോജിത അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനം ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികൃതമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ ഇത് വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണ്.
പിയറി, ജാക്വസ് ക്യൂറി എന്നീ സഹോദരന്മാർ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടിയെടുത്തു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പക്ഷേ പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായിരുന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രകടമാക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാർ വികസിപ്പിച്ചതോടെയാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം ആരംഭിച്ചത്. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും തിരികെ വന്ന പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും ഡിറ്റക്ടറിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിലൂടെയും ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിക്കുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെയും, അവർക്ക് വസ്തുവിന്റെ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. സോണാറിനെ വിജയിപ്പിക്കാൻ അവർ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു, തുടർന്നുള്ള ദശാബ്ദങ്ങളിൽ ഈ പദ്ധതി പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പോലെയുള്ള വിവിധ മേഖലകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലെയറുകൾക്കായി നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അവ പരിപാലിക്കാൻ വിലകുറഞ്ഞതും നിർമ്മിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്. അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം ദ്രാവകങ്ങളുടെയും ഖരവസ്തുക്കളുടെയും വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിച്ചു, ഇത് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായി. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും ഘടനാപരമായ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രതിഫലനങ്ങളും തടസ്സങ്ങളും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധത്തിൽ യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ്, റഷ്യ, ജപ്പാൻ എന്നിവിടങ്ങളിലെ സ്വതന്ത്ര ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഫെർ എന്ന പുതിയ തരം സിന്തറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്തി
ക്ലോക്ക് ജനറേറ്റർ
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ ഉൾപ്പെടെ നിരവധി ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ ഈ പ്രതിഭാസം ഉപയോഗിച്ചു. കൃത്യമായ സമയക്രമത്തിൽ വൈദ്യുത സിഗ്നലുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ.
കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ, ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്, ഓട്ടോമോട്ടീവ് സിസ്റ്റങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളുടെ കൃത്യമായ സമയം ഉറപ്പാക്കാൻ പേസ്മേക്കറുകൾ പോലുള്ള മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിലും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷനിലും റോബോട്ടിക്സിലും ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇവിടെ കൃത്യമായ സമയം ആവശ്യമാണ്.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം. ഈ പ്രഭാവം റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന വസ്തുക്കൾക്ക് മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദം സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
കൃത്യമായ സമയക്രമത്തിൽ വൈദ്യുത സിഗ്നലുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ ഈ വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗിക്കുന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയൽ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്താൽ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രത്യേക ആവൃത്തിയിൽ വൈബ്രേറ്റുചെയ്യുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു. ഈ വൈബ്രേഷൻ പിന്നീട് ഒരു വൈദ്യുത സിഗ്നലായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് കൃത്യമായ സമയ സിഗ്നൽ സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ മുതൽ വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷൻ വരെയുള്ള വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവ വിശ്വസനീയവും കൃത്യവും ഉപയോഗിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്, ഇത് നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള ഒരു ജനപ്രിയ തിരഞ്ഞെടുപ്പാക്കി മാറ്റുന്നു. ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി, ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഒന്ന് മാത്രമാണ് ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ.
ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില ഖര വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ പ്രതിഭാസം ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിലെ പിക്കപ്പുകൾ മുതൽ ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിലെ ട്രിഗറുകൾ വരെ വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഗ്രീക്ക് പദങ്ങളായ πιέζειν (പൈസീൻ) എന്നർത്ഥം "ഞെക്കുക" അല്ലെങ്കിൽ "അമർത്തുക", ἤλεκτρον (ēlektron) എന്നർത്ഥം "ആമ്പർ", ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്. പീസോ ഇലക്ട്രിക് സാമഗ്രികൾ പരലുകൾ, സെറാമിക്സ്, പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പ്രോട്ടീനുകൾ തുടങ്ങിയ ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങളാണ്.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലുകൾ റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് മാനം മാറ്റാൻ കഴിയും, ഈ പ്രതിഭാസത്തെ വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
1880-ൽ നേരിട്ടുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം തെളിയിച്ച ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറി, ജാക്ക് ക്യൂറി എന്നിവർക്കാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ കണ്ടെത്തൽ. ടൂർമലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനം ഉപയോഗിച്ച് ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രകടമാക്കി.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, താപനില വ്യതിയാനത്തിന് പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത സാധ്യതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവയിൽ വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി സൃഷ്ടിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള വിവിധ ദൈനംദിന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് ഇത് പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹായ്, അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് ഉപയോഗിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്റർ മ്യൂസിയത്തിലെ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ദൃശ്യം ക്യൂറി സഹോദരന്മാരുടെ നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം തെളിയിക്കുന്നതുവരെ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലായി.
ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിലെ പിക്കപ്പുകൾ മുതൽ ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിലെ ട്രിഗറുകൾ വരെ വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ശബ്ദം, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവയുടെ ഉത്പാദനത്തിലും കണ്ടെത്തലിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനവും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയാണ്.
മൈക്രോബാലൻസുകൾ
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില ഖര വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഗ്രീക്ക് പദങ്ങളായ πιέζειν (പൈസീൻ) എന്നർത്ഥം "ഞെക്കുക" അല്ലെങ്കിൽ "അമർത്തുക", കൂടാതെ ἤλεκτρον (ēlektron) എന്നർത്ഥം "ആമ്പർ", ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയും അതിലേറെയും ഗ്യാസ് കത്തിക്കാൻ സ്പാർക്കുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള വിവിധ ദൈനംദിന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനത്തിലും കണ്ടെത്തലിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകളുടെയും മൈക്രോബാലൻസ് പോലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാനമാണ്. അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളും അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളും ഓടിക്കാനും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസിനും പിയറി ക്യൂറിക്കും പീസോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ കണ്ടെത്തലിന് അർഹതയുണ്ട്. ക്യൂറി സഹോദരന്മാർ പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ച് പീസോഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്ന ആശയത്തിന് കാരണമായി. ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു, ടൂർമലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ് പഞ്ചസാര, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളിൽ ഫലം പ്രകടമാക്കി.
ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തി. ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാറിന്റെ വികസനം പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഉപയോഗത്തിലെ ഒരു പ്രധാന വഴിത്തിരിവായിരുന്നു. രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധത്തെത്തുടർന്ന്, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ്, റഷ്യ, ജപ്പാൻ എന്നിവിടങ്ങളിലെ സ്വതന്ത്ര ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഫെറോഇലക്ട്രിക്സ് എന്ന പുതിയ തരം സിന്തറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്രകൃതിദത്ത വസ്തുക്കളേക്കാൾ പത്തിരട്ടി വരെ ഉയർന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിച്ചിരുന്നു.
ഇത് ബേരിയം ടൈറ്റാനേറ്റിന്റെയും പിന്നീട് ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെയും തീവ്രമായ ഗവേഷണത്തിനും വികാസത്തിനും കാരണമായി, അവയ്ക്ക് പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളുണ്ടായിരുന്നു. രണ്ടാം ലോക മഹായുദ്ധത്തെത്തുടർന്ന് ബെൽ ടെലിഫോൺ ലബോറട്ടറികളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഉപയോഗത്തിന്റെ ഒരു സുപ്രധാന ഉദാഹരണം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.
റേഡിയോ ടെലിഫോണി എഞ്ചിനീയറിംഗ് വിഭാഗത്തിൽ ജോലി ചെയ്യുന്ന ഫ്രെഡറിക് ആർ.ലാക്ക്, വിശാലമായ താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു കട്ട് ക്രിസ്റ്റൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ലാക്കിന്റെ ക്രിസ്റ്റലിന് മുൻ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ കനത്ത ആക്സസറികൾ ആവശ്യമില്ല, ഇത് വിമാനത്തിൽ അതിന്റെ ഉപയോഗം സുഗമമാക്കുന്നു. ഈ വികസനം സഖ്യസേനയെ വ്യോമയാന റേഡിയോ ഉപയോഗിച്ച് ഏകോപിപ്പിച്ച കൂട്ട ആക്രമണങ്ങളിൽ ഏർപ്പെടാൻ അനുവദിച്ചു.
യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെയും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും വികസനം നിരവധി കമ്പനികളെ ബിസിനസ്സിൽ നിലനിർത്തി, ക്വാർട്സ് പരലുകളുടെ വികസനം വാണിജ്യപരമായി ചൂഷണം ചെയ്യപ്പെട്ടു. മെഡിക്കൽ ഇമേജിംഗ്, അൾട്രാസോണിക് ക്ലീനിംഗ് എന്നിവയും അതിലേറെയും ഉൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ചു.
അൾട്രാസോണിക് നോസൽ ഡ്രൈവ് ചെയ്യുക
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന വൈദ്യുത ചാർജാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഇത് പ്രായോഗിക മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമാണ്, ഇത് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പിസീൻ' എന്നതിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ്, അതായത് 'ഞെക്കുക' അല്ലെങ്കിൽ 'അമർത്തുക', 'ഇലക്ട്രോൺ', അതായത് 'ആമ്പർ', ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ലെഡ് സിർകോണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഇതിന് ഉദാഹരണമാണ്, അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഡൈമൻഷൻ മാറ്റുന്നു, ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനമാണ്.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടുപിടിച്ചു, അതിനുശേഷം ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും ഉൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ പ്രയോഗങ്ങൾക്കായി അത് ഉപയോഗിച്ചു. പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ തുടങ്ങിയവയിൽ വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നത് പോലുള്ള ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തുന്നു.
താപനില വ്യതിയാനത്തിന് പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത സാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്ന വസ്തുവായ പൈറോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, കാൾ ലിനേയസ്, ഫ്രാൻസ് എപിനസ്, 18-ആം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ, റെനെ ഹേയ്, അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്ന് മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ചു. വൈദ്യുത ചാർജ്. ഇത് തെളിയിക്കാനുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലായിരുന്നു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിലെ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ദൃശ്യം പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും സഹോദരന്മാരുടെ നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രകടനമാണ്. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ മനസ്സിലാക്കുന്നതും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിന് കാരണമാവുകയും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ അവരെ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്തു. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനത്തിൽ ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികലമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിച്ചെടുത്ത, കൺവേർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിക്കാൻ ക്യൂറികൾ ഇത് വളരെയധികം പെരുപ്പിച്ചുകാട്ടി.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പക്ഷേ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായിരുന്നു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനത്തിലൂടെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്ത വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത സോണാറിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം ആരംഭിച്ചത്. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാൻഗെവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം തിരിച്ചെത്തിയ പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഹൈഡ്രോഫോൺ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ച നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസർ ഡിറ്റക്ടറിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെ, അവർക്ക് വസ്തുവിന്റെ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിയും. സോണാറിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഈ ഉപയോഗം വിജയമായിരുന്നു, ഈ പദ്ധതി പതിറ്റാണ്ടുകളായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്തു, കൂടാതെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പോലുള്ള മേഖലകളിൽ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലേയറുകൾക്കായി നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്തു. . അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം ദ്രാവകങ്ങളുടെയും ഖരവസ്തുക്കളുടെയും വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിച്ചു, ഇത് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായി. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ ഒരു മെറ്റീരിയലിലൂടെ ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രതിഫലനങ്ങളും തടസ്സങ്ങളും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ
മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഇലക്ട്രിക്കൽ, മെക്കാനിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണിത്. പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്.
ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കലും ഉൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവയിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തിയത്. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കലും പോലുള്ള ഉപയോഗപ്രദമായ പ്രയോഗങ്ങളിൽ പീസോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവ പോലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളിലേക്ക് വഴി കണ്ടെത്തി, അതായത് പാചകം ചെയ്യുന്നതിനും ചൂടാക്കുന്നതിനും വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരികൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത്, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, താപനില മാറ്റത്തിന് പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത സാധ്യതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന പൈറോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ഈ പ്രഭാവം പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹായ്, അന്റോയിൻ സെസാർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് ഉപയോഗിച്ചു. പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിലെ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ദൃശ്യം പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും സഹോദരന്മാരുടെ നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രകടനമാണ്. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ ധാരണയും ചേർന്ന്, അവർ പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ ഫലത്തിൽ ഇത് പ്രകടമായി.
സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് എന്നിവ പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, രൂപമാറ്റം അതിശയോക്തിപരമാണെങ്കിലും രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ മൗലിക തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് ക്യൂറികൾ കൺവെർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിച്ചു. ക്യൂറികൾ ഉടൻ തന്നെ വിപരീത ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം സ്ഥിരീകരിക്കുകയും ഇലക്ട്രോ-യുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങൾ.
പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയം, റേഡിയം എന്നിവ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു സുപ്രധാന ഉപകരണമാകുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തിനായി ടെൻസർ വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തു.
സോണാറിന്റെ വികസനം ഒരു വിജയ പദ്ധതിയായിരുന്നു, അത് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു. പതിറ്റാണ്ടുകൾക്ക് ശേഷം, പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പോലെയുള്ള വിവിധ മേഖലകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്ലേയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും റെക്കോർഡ് പ്ലേയറുകളെ വിലകുറഞ്ഞതും പരിപാലിക്കാനും നിർമ്മിക്കാനും എളുപ്പമാക്കുകയും ചെയ്തു. അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം ദ്രാവകങ്ങളുടെയും ഖര വസ്തുക്കളുടെയും വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിച്ചു, ഇത് മെറ്റീരിയൽ ഗവേഷണത്തിൽ വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായി. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും ഘടനാപരമായ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രതിഫലനങ്ങളും തടസ്സങ്ങളും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ക്വാർട്സ് പരലുകളിൽ നിന്ന് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത പുതിയ വസ്തുക്കളുടെ ലാഭകരമായ പേറ്റന്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി താൽപ്പര്യങ്ങളുടെ മേഖലയുടെ തുടക്കം സുരക്ഷിതമാക്കിയത്, അവ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലായി വാണിജ്യപരമായി ചൂഷണം ചെയ്തു. ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഉയർന്ന പ്രകടന സാമഗ്രികൾക്കായി തിരഞ്ഞു, മെറ്റീരിയലുകളിൽ പുരോഗതി ഉണ്ടായിട്ടും നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുടെ പക്വത ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ് വിപണി വേഗത്തിൽ വളർന്നില്ല. ഇതിനു വിപരീതമായി, ജാപ്പനീസ് നിർമ്മാതാക്കൾ വേഗത്തിൽ വിവരങ്ങൾ പങ്കുവെക്കുകയും യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് വ്യവസായത്തിലെ വളർച്ചയ്ക്ക് പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ജാപ്പനീസ് നിർമ്മാതാക്കളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി അനുഭവിക്കുകയും ചെയ്തു.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ
ഈ വിഭാഗത്തിൽ, ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ പീസോഇലക്ട്രിസിറ്റി എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ചാണ് ഞാൻ സംസാരിക്കുന്നത്. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ഇമേജുകൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാനിംഗ് മുതൽ ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകൾ, ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകൾ വരെ, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പല ഉപകരണങ്ങളുടെയും അവിഭാജ്യ ഘടകമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ചരിത്രവും വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ അത് എങ്ങനെ ഉപയോഗിച്ചു എന്നതും ഞാൻ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും.
സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ അടിസ്ഥാനം
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന വൈദ്യുത ചാർജാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഇത് പ്രായോഗിക മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമാണ്, പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്ന പദം വന്നത് ഗ്രീക്ക് പദമായ πιέζειν (പീസീൻ) എന്നർത്ഥം "ഞെരുക്കുക" അല്ലെങ്കിൽ "അമർത്തുക" എന്നർത്ഥം വരുന്ന ἤλεκτρον (ēlektron) "ആമ്പർ", ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
ചലനം സൃഷ്ടിക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലാണ് ഈ പ്രഭാവം. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലുകൾ റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ആണ് അളക്കാവുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉണ്ടാക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ.
ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കൽ, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾക്കായി മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവ പോലുള്ള ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സ്കാനിംഗ് അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്.
1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തിയത്. സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിൽ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെയും ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിന്റെയും കാഴ്ച കാണാം, ഇത് സഹോദരന്മാരായ പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും നേരിട്ടുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രകടനമാണ്.
പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ച് പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിന് കാരണമായി, ഇത് ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ അവരെ അനുവദിച്ചു. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനം ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് എന്നിവ പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികലമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു, എന്നിരുന്നാലും ഇത് ക്യൂറികൾ അതിശയോക്തിപരമാക്കിയിരുന്നു.
1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ മൗലിക തെർമോഡൈനാമിക് തത്ത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് ഇത് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിച്ചെടുത്തതാണ്, കൺവേർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും അവർ പ്രവചിച്ചു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങൾ.
പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയം, റേഡിയം എന്നിവ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു സുപ്രധാന ഉപകരണമാകുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രകടമാക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു, ഇത് പൈസോ ഇലക്‌ട്രിസിറ്റിക്കും സ്ഥിരമായ വിശകലനത്തിനും കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിച്ചു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത സോണാർ പോലുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തിലേക്ക് ഇത് നയിച്ചു. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഈ ഡിറ്റക്ടറിൽ സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് ക്രിസ്റ്റലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം മടങ്ങിയെത്തിയ പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെ, അവർക്ക് വസ്തുവിന്റെ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. ഈ സോണാറിനെ വിജയിപ്പിക്കാൻ അവർ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു, ഈ പദ്ധതി പതിറ്റാണ്ടുകളായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്തു, കൂടാതെ സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ പോലുള്ള നിരവധി മേഖലകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി, ഇത് പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലേയറുകൾക്ക് വേണ്ടി നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്തു. പണിയാൻ. അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം ദ്രാവകങ്ങളുടെയും ഖരവസ്തുക്കളുടെയും വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിച്ചു, ഇത് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായി. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും ഘടനാപരമായ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രതിഫലനങ്ങളും തടസ്സങ്ങളും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത്, യുണൈറ്റഡിലെ സ്വതന്ത്ര ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ
ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കുക
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന വൈദ്യുത ചാർജാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. ഇത് പ്രായോഗിക മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമാണ്, ഞെക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക എന്നർഥമുള്ള 'പൈസീൻ' എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തിൽ നിന്നാണ് ഇത് ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്.
പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, കൂടാതെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ഇതിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. വിപരീതമായി, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾ അവയുടെ സ്ഥിരമായ അളവ് മാറ്റുന്നു, ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടുപിടിച്ചു. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. മൈക്രോബാലൻസുകളും ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളും. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സ്കാനിംഗ് അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയിലും മറ്റും വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നത് പോലെയുള്ള ദൈനംദിന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, താപനില വ്യതിയാനത്തിന് പ്രതികരണമായി ഒരു വൈദ്യുത സാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവാണ്, പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠിച്ചു. റെനെ ഹായ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരുടെ അറിവിൽ നിന്ന് അവർ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ചു, പക്ഷേ അവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലായി.
ഗ്ലാസ്‌ഗോയിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയം സന്ദർശിക്കുന്നവർക്ക് ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റൽ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്റർ കാണാൻ കഴിയും, ഇത് സഹോദരന്മാരായ പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും നേരിട്ടുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രദർശനമാണ്. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും സംയോജിപ്പിച്ച്, അവർ പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനം ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് എന്നിവ പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് രൂപഭേദം വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണെങ്കിലും രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ മൗലിക തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് കൺവേർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിക്കാൻ ക്യൂറികൾക്ക് കഴിഞ്ഞു.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പക്ഷേ പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായിരുന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റാൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾ പിക്കപ്പുകൾ
വൈദ്യുതോർജ്ജത്തെ മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജമാക്കി മാറ്റാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകളാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ. മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള ചില വസ്തുക്കളുടെ കഴിവാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം. വാച്ചുകൾ, ക്ലോക്കുകൾ തുടങ്ങിയ ചെറിയ ഉപകരണങ്ങൾ പവർ ചെയ്യുന്നത് മുതൽ റോബോട്ടുകൾ, മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ തുടങ്ങിയ വലിയ മെഷീനുകൾ പവർ ചെയ്യുന്നത് വരെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പിക്കപ്പുകളിൽ ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഗിറ്റാർ സ്ട്രിംഗുകളുടെ വൈബ്രേഷനുകളെ ഒരു വൈദ്യുത സിഗ്നലാക്കി മാറ്റാൻ ഈ പിക്കപ്പുകൾ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ സിഗ്നൽ പിന്നീട് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഒരു ആംപ്ലിഫയറിലേക്ക് അയയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അത് ഗിറ്റാറിന്റെ ശബ്ദം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് പിക്കപ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവിടെ ഡ്രം ഹെഡുകളുടെ വൈബ്രേഷനുകൾ കണ്ടെത്താനും അവയെ ഒരു വൈദ്യുത സിഗ്നലാക്കി മാറ്റാനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ചെറിയ അന്വേഷണം നീക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഇത് മൈക്രോസ്കോപ്പിനെ അനുവദിക്കുന്നു. ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്ററുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവിടെ പ്രിന്റ് ഹെഡ് പേജിലുടനീളം അങ്ങോട്ടും ഇങ്ങോട്ടും നീക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ഓട്ടോമോട്ടീവ് ഘടകങ്ങൾ, ഉപഭോക്തൃ ഇലക്ട്രോണിക്സ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വ്യാവസായിക പ്രയോഗങ്ങളിലും, കൃത്യമായ ഭാഗങ്ങളുടെ ഉൽപ്പാദനത്തിലും സങ്കീർണ്ണമായ ഘടകങ്ങളുടെ അസംബ്ലിയിലും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവ മെഡിക്കൽ ഇമേജിംഗിലും മെറ്റീരിയലുകളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
മൊത്തത്തിൽ, ചെറിയ ഉപകരണങ്ങൾ പവർ ചെയ്യുന്നത് മുതൽ വലിയ മെഷീനുകൾ പവർ ചെയ്യുന്നത് വരെ വിശാലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾ, ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾ, സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ, ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്ററുകൾ, മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ഓട്ടോമോട്ടീവ് ഘടകങ്ങൾ, ഉപഭോക്തൃ ഇലക്ട്രോണിക്സ് എന്നിവയിൽ അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിലും പദാർത്ഥങ്ങളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിലും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾ ട്രിഗർ ചെയ്യുന്നു
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന വൈദ്യുത ചാർജാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പ്രായോഗിക മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള ഈ വസ്തുക്കളുടെ പ്രതികരണമാണിത്. പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്ന പദം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് ഗ്രീക്ക് പദമായ "പീസീൻ" എന്നതിൽ നിന്നാണ്, അതായത് "ഞെരുക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക", "ഇലക്ട്രോൺ", അതായത് "ആമ്പർ", ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
ചലനം സൃഷ്ടിക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ. വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് ഈ പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇത് ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ലെഡ് സിർകോണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ ഇതിന് ഉദാഹരണമാണ്, അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, പരലുകൾ അവയുടെ സ്ഥിരമായ അളവ് മാറ്റുകയും അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ വിവിധ ദൈനംദിന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു:
• പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിൽ വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നു
• ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, പൈറോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ
• താപനില മാറ്റത്തിന് പ്രതികരണമായി വൈദ്യുത സാധ്യതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു
• ശബ്ദത്തിന്റെ ഉത്പാദനവും കണ്ടെത്തലും
• പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്
• ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉത്പാദനം
• ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററും ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളും
• മൈക്രോബാലൻസ്
• അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളും അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളും ഡ്രൈവ് ചെയ്യുക
• സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ അടിസ്ഥാനം
• ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കുക
• ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾ പിക്കപ്പുകൾ
• ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾ ട്രിഗർ ചെയ്യുന്നു.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ മോഡലിംഗ്
ഈ വിഭാഗത്തിൽ, ഞാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ മോഡലിംഗ് പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും. പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടുപിടിച്ചതിന്റെ ചരിത്രം, അതിന്റെ അസ്തിത്വം തെളിയിച്ച പരീക്ഷണങ്ങൾ, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെയും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും വികസനം എന്നിവ ഞാൻ നോക്കും. ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറി, ജാക്വസ് ക്യൂറി, കാൾ ലിനേയസ്, ഫ്രാൻസ് എപിനസ്, റെനെ ഹോയ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ, ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ, വോൾഡമർ വോഗ്റ്റ് എന്നിവരുടെ സംഭാവനകളെക്കുറിച്ചും ഞാൻ ചർച്ച ചെയ്യും.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്നത് ഒരു ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ പ്രതിഭാസമാണ്, അവിടെ ചില ഖര വസ്തുക്കളായ പരലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ എന്നിവയിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു. പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമായാണ് ഈ ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. 'പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി' എന്ന പദം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നതിൽ നിന്നാണ്, അതായത് 'ഞെക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക', 'ഇലക്ട്രോൺ', അതായത് 'ആമ്പർ', ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഈ ഇഫക്റ്റ് റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കാണിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കാണിക്കുന്നു, ഇവിടെ ഒരു പ്രയോഗിച്ച വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന് പ്രതികരണമായി മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിൻ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഡൈമൻഷൻ മാറ്റുകയും വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയയിൽ അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
1880-ൽ, ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം കണ്ടെത്തി, തുടർന്ന് ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇത് ഉപയോഗപ്പെടുത്തി. അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾക്കായി മൈക്രോബാലൻസുകളും ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളും പോലുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ തുടങ്ങിയവയിൽ വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നത് പോലുള്ള ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തുന്നു. പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, താപനില വ്യതിയാനത്തിന് മറുപടിയായി ഒരു പദാർത്ഥം ഒരു വൈദ്യുതസാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്നു, പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠിച്ചത്, റെനെ ഹോയ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരുടെ അറിവ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ്. മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും, അവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചെങ്കിലും.
പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ച്, പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനം നൽകാനും പരലുകളുടെ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനും ക്യൂറികൾക്ക് കഴിഞ്ഞു. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ ഫലത്തിൽ ഇത് പ്രകടമായി. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു. ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ ഇത് വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണ്. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ എഴുതിയ പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിക്കാനും ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി അതിനെ അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് മനസ്സിലാക്കാനും അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. തുടർന്നുള്ള ദശാബ്ദങ്ങളിൽ, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായി മാറുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ 'ലെഹർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക്' (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്നത് ഒരു ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ പ്രതിഭാസമാണ്, അതിൽ ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു. ഇത് പ്രായോഗിക മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമാണ്, കൂടാതെ 'പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി' എന്ന വാക്ക് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നതിൽ നിന്നാണ് ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്, അതായത് 'ഞെക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക', 'ഇലെക്ട്രോൺ', അതായത് 'ആമ്പർ', പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ലീനിയർ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇത് ഒരു വിപരീത പ്രക്രിയയാണ്; പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് മാനം മാറ്റാൻ കഴിയും.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തി. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ പോലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇത് ഉപയോഗിച്ചു. , അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവ ഓടിക്കുക. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സ്കാനിംഗ് അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയിലും മറ്റും വാതകം ജ്വലിപ്പിക്കാൻ തീപ്പൊരി സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. താപനില വ്യതിയാനത്തിന് മറുപടിയായി ഒരു പദാർത്ഥം വൈദ്യുത സാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്ന പൈറോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠിച്ചു, ഇത് ഒരു ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹ്യൂയുടെയും അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്കറലിന്റെയും അറിവിൽ നിന്ന് വരച്ചു. മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിനും വൈദ്യുത ചാർജിനും ഇടയിൽ. പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു.
പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള സംയോജിത അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും പരലുകളുടെ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ ഫലത്തിൽ ഇത് പ്രകടമായി. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികൃതമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ ഇത് വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണ്.
പിയറി, ജാക്വസ് ക്യൂറി എന്നീ സഹോദരന്മാർ 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ മൗലിക തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിക്കപ്പെടുന്ന പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിച്ചു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ റിവേഴ്സിബിലിറ്റി.
പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പക്ഷേ പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായിരുന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ ആദ്യ പ്രായോഗിക പ്രയോഗമായിരുന്നു ഇത്, ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാങ്‌വിനും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.
കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്നത് ഒരു ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ പ്രതിഭാസമാണ്, അതിൽ ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു. പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമായാണ് ഈ ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്ന വാക്ക് ഗ്രീക്ക് പദമായ πιέζειν (പൈസീൻ) എന്നർത്ഥം വരുന്ന "ഞെക്കുകയോ അമർത്തുകയോ ചെയ്യുക", ἤλεκτρον (ēlektron) എന്നർത്ഥം "ആമ്പർ", ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് വന്നത്.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഈ പ്രഭാവം റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രായോഗിക വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. വിപരീതമായി, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്ഥിരമായ അളവ് മാറ്റാൻ കഴിയും, ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
1880-ൽ, ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ ജാക്വസും പിയറി ക്യൂറിയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം കണ്ടെത്തി, പിന്നീട് ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, മൈക്രോബാലൻസുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇത് ഉപയോഗിച്ചു. , അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവ ഓടിക്കുക. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ, പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നിവയിൽ വാതകം ജ്വലിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള തീപ്പൊരി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കാണപ്പെടുന്നു. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ഈ പ്രഭാവം പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹോയ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് അടിസ്ഥാനമാക്കി, അവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലാണെന്ന് തെളിഞ്ഞു.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിലെ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ കാഴ്ച, പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും സഹോദരങ്ങളുടെ നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രകടനമാണ്. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും സംയോജിപ്പിച്ചത് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനം ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റും റോഷെൽ ഉപ്പിൽ നിന്നുള്ള ക്വാർട്‌സും പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും ഇത് ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ അതിശയോക്തിപരമാണ്.
1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ ആണ് കൺവേർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രവചനവും അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ഗണിതശാസ്ത്രപരമായ കിഴിവും നടത്തിയത്. ക്യൂറികൾ ഉടൻ തന്നെ കൺവേർസ് ഇഫക്റ്റിന്റെ അസ്തിത്വം സ്ഥിരീകരിക്കുകയും ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-യുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങൾ. പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാനും നിർവചിക്കാനും പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമാകുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി ജിജ്ഞാസയായി തുടർന്നു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്ത വോൾഡേമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
പീസോഇലക്ട്രിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ ഈ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാറിന്റെ വികാസത്തിലേക്ക് നയിച്ചു. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം മടങ്ങിയെത്തിയ പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും ഡിറ്റക്ടറിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെ, അവർക്ക് വസ്തുവിന്റെ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. ഈ സോണാറിനെ വിജയിപ്പിക്കാൻ അവർ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു, ഈ പദ്ധതി പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
റെനെ ഹോയും അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറലും
ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ എന്നിവ പോലുള്ള ചില ഖര പദാർത്ഥങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് മറുപടിയായി വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന ഒരു ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ പ്രതിഭാസമാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. പീസോഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്നത് ഗ്രീക്ക് പദമായ 'പൈസീൻ' എന്നതിൽ നിന്നാണ് ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്, അതായത് 'ഞെക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക' എന്നർത്ഥം വരുന്ന 'ഇലക്ട്രോൺ', അതായത് 'ആമ്പർ', ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഈ ഇഫക്റ്റ് റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കാണിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും അല്ലെങ്കിൽ പ്രയോഗിച്ച വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിന്റെ ആന്തരിക തലമുറയും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്ഥിരമായ അളവ് മാറ്റാൻ കഴിയും, ഇത് വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിലേക്കും അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിലേക്കും നയിക്കുന്നു.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കണ്ടുപിടിച്ചു. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഈ പ്രഭാവം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. മൈക്രോബാലൻസുകൾ, ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകൾ, അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവ പോലെ. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സ്കാനിംഗ് അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകൾക്കുള്ള പിക്കപ്പുകളിലും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകൾക്കുള്ള ട്രിഗറുകളിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ആദ്യമായി പഠിച്ചത്, മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെസും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹോയ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് ഉപയോഗിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും സംയോജിപ്പിച്ച്, ഇത് പൈറോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിനും ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാനുള്ള കഴിവിനും കാരണമായി. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ ഫലത്തിൽ ഇത് പ്രകടമായി. സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികൃതമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. സ്‌കോട്ട്‌ലൻഡ് മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറികളുടെ പ്രദർശനത്തിൽ ഈ പ്രഭാവം വളരെ അതിശയോക്തിപരമാണ്, ഇത് നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം കാണിക്കുന്നു.
പിയറി, ജാക്വസ് ക്യൂറി എന്നീ സഹോദരന്മാർ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടിയെടുത്തു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി ജിജ്ഞാസയായി തുടർന്നു, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായി മാറുന്നതുവരെ. ഈ കൃതി പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തു, വോൾഡമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റാൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടനടി സ്ഥിരീകരിച്ചു, കൂടാതെ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങൾ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിക്കാൻ പോയി. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ ആണ് ഇത് ചെയ്തത്. ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാർ വികസിപ്പിക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഈ ഡിറ്റക്ടറിൽ സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും തിരികെ വന്ന പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിലൂടെയും ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിക്കുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെയും, അവർക്ക് വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിയും.
രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധത്തെത്തുടർന്ന് ബെൽ ടെലിഫോൺ ലബോറട്ടറീസ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഉപയോഗം കൂടുതൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. റേഡിയോ ടെലിഫോണി എഞ്ചിനീയറിംഗ് വിഭാഗത്തിൽ ജോലി ചെയ്യുന്ന ഫ്രെഡറിക് ആർ.ലാക്ക്, വിശാലമായ താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു കട്ട് ക്രിസ്റ്റൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ലാക്കിന്റെ ക്രിസ്റ്റലിന് മുൻ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ കനത്ത ആക്സസറികൾ ആവശ്യമില്ല, ഇത് വിമാനത്തിൽ അതിന്റെ ഉപയോഗം സുഗമമാക്കുന്നു. ഈ വികസനം വ്യോമയാന റേഡിയോ ഉപയോഗിച്ച് ഏകോപിപ്പിച്ച കൂട്ട ആക്രമണങ്ങളിൽ ഏർപ്പെടാൻ സഖ്യകക്ഷികളുടെ വ്യോമസേനയെ അനുവദിച്ചു. യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെയും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും വികസനം കമ്പനികളെ ഈ മേഖലയിലെ യുദ്ധകാല തുടക്കങ്ങളുടെ വികസനത്തിൽ നിലനിർത്തുകയും പുതിയ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായി ലാഭകരമായ പേറ്റന്റുകൾ നേടുന്നതിനുള്ള താൽപ്പര്യങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. ക്വാർട്സ് പരലുകൾ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ഒരു പീസോഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലായി ഉപയോഗിച്ചു, ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഉയർന്ന പ്രകടന സാമഗ്രികൾക്കായി തിരഞ്ഞു. സാമഗ്രികളുടെ പുരോഗതിയും നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുടെ പക്വതയും ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ്
ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്നത് ഒരു ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ പ്രതിഭാസമാണ്, അതിൽ ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു. വിപരീത സമമിതിയുള്ള മെറ്റീരിയലുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഫലമാണിത്. 1880-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും ചേർന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയത്.
ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കൽ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രയോജനപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഗ്രീക്ക് പദമായ πιέζειν (പൈസീൻ) എന്നർത്ഥം "അമര്ത്തുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക", ἤλεκτρον (ēlektron) എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി, ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കാണിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, അതിൽ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ പ്രയോഗത്തിൽ നിന്ന് മെക്കാനിക്കൽ സ്‌ട്രെയിന്റെ ആന്തരിക തലമുറ ഉണ്ടാകുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്ഥിരമായ അളവ് മാറ്റാൻ കഴിയും, ഈ പ്രക്രിയയെ വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഈ പ്രക്രിയ ഉപയോഗിക്കാം.
പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ, കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും, റെനെ ഹോയ്, അന്റോയിൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരുടെ അറിവിൽ നിന്ന് മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ചത് മുതൽ പീസോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പഠിക്കപ്പെട്ടു. എന്നിരുന്നാലും, പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വം തെളിയിച്ചു. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള സംയോജിത അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിന് കാരണമായത് വരെ ഗവേഷകർക്ക് ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ്, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ സ്വാധീനം ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു.
ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ, 1881-ൽ, കൺവേർസ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങൾ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഊഹിച്ചു. ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു.
പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പിയറിയും മേരി ക്യൂറിയും ചേർന്ന് പൊളോണിയം, റേഡിയം എന്നിവ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു സുപ്രധാന ഉപകരണമാകുന്നതുവരെ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമുള്ള അവരുടെ പ്രവർത്തനം വോൾഡെമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെഹ്‌ർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്തു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സോണാർ വികസിപ്പിച്ചതോടെയാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം ആരംഭിച്ചത്. പോൾ ലാൻഗെവിനും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഈ ഡിറ്റക്ടറിൽ സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് പരലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും തിരികെ വന്ന പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുകയും ചെയ്തു, അവർക്ക് വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. സോണാറിനായുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ഈ ഉപയോഗം വിജയകരമായിരുന്നു, കൂടാതെ പദ്ധതി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ തീവ്രമായ വികസന താൽപ്പര്യം സൃഷ്ടിച്ചു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, പുതിയ പീസോ ഇലക്ട്രിക് മെറ്റീരിയലുകളും ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. സെറാമിക് ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ മുതൽ പ്ലെയർ ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും വിലകുറഞ്ഞതും കൃത്യവുമായ റെക്കോർഡ് പ്ലേയറുകൾ പരിപാലിക്കാൻ വിലകുറഞ്ഞതും നിർമ്മിക്കാൻ എളുപ്പവുമാക്കുന്നതും മുതൽ ദ്രാവകങ്ങളുടെ വിസ്കോസിറ്റിയും ഇലാസ്തികതയും എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളുടെ വികസനം വരെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ വിവിധ മേഖലകളിൽ വീടുകൾ കണ്ടെത്തി. കൂടാതെ സോളിഡുകളും, അതിന്റെ ഫലമായി മെറ്റീരിയൽ ഗവേഷണത്തിൽ വൻ മുന്നേറ്റം. അൾട്രാസോണിക് ടൈം ഡൊമെയ്ൻ റിഫ്‌ളക്‌ടോമീറ്ററുകൾ ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഒരു അൾട്രാസോണിക് പൾസ് അയയ്ക്കുകയും ഘടനാപരമായ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും കാസ്റ്റ് മെറ്റൽ, കല്ല് വസ്തുക്കൾക്കുള്ളിലെ പിഴവുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് പ്രതിഫലനങ്ങളും തടസ്സങ്ങളും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
രണ്ടാം ലോകമഹായുദ്ധത്തെത്തുടർന്ന്, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ്, റഷ്യ, ജപ്പാൻ എന്നിവിടങ്ങളിലെ സ്വതന്ത്ര ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ, പ്രകൃതിദത്ത വസ്തുക്കളേക്കാൾ പത്തിരട്ടി വരെ ഉയർന്ന പീസോഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന ഫെറോഇലക്ട്രിക്സ് എന്ന പുതിയ തരം സിന്തറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്തി. ഇത് ബേരിയം ടൈറ്റാനേറ്റും പിന്നീട് ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റും വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള തീവ്രമായ ഗവേഷണത്തിന് കാരണമായി, പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളുള്ള മെറ്റീരിയലുകൾ. പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഉപയോഗത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഉദാഹരണം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു
വോൾഡെമർ വോയ്‌ഗ്റ്റ്
പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്നത് ഒരു ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ പ്രതിഭാസമാണ്, അതിൽ ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സെറാമിക്സ്, അസ്ഥി, ഡിഎൻഎ പോലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ ചില ഖര വസ്തുക്കളിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു. പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണമായാണ് ഈ ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. പൈസോഇലക്ട്രിസിറ്റി എന്ന പദം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് ഗ്രീക്ക് പദമായ "പീസീൻ" എന്നതിൽ നിന്നാണ്, അതായത് "ഞെക്കിപ്പിടിക്കുക അല്ലെങ്കിൽ അമർത്തുക", "ഇലക്ട്രോൺ", അതായത് "ആമ്പർ", ഒരു പുരാതന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ ഉറവിടം.
വിപരീത സമമിതിയുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ അവസ്ഥകൾ തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ ഇന്ററാക്ഷനിൽ നിന്നാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഈ പ്രഭാവം റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്, അതായത് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കാണിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും ഒരു റിവേഴ്സ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് കാണിക്കുന്നു, ഇവിടെ മെക്കാനിക്കൽ സ്‌ട്രെയിന്റെ ആന്തരിക തലമുറ പ്രയോഗിച്ച വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെഡ് സിർക്കണേറ്റ് ടൈറ്റനേറ്റ് പരലുകൾ അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് ഘടന അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവിൽ നിന്ന് രൂപഭേദം വരുത്തുമ്പോൾ അളക്കാവുന്ന പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ പരലുകൾക്ക് അവയുടെ സ്റ്റാറ്റിക് മാനം മാറ്റാൻ കഴിയും, ഈ പ്രതിഭാസത്തെ വിപരീത പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് അൾട്രാസൗണ്ട് തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ പിയറിയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയും 1880-ൽ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി കണ്ടെത്തി. ശബ്ദത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനവും കണ്ടെത്തലും, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇങ്ക്ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് വൈദ്യുതി, ക്ലോക്ക് ജനറേറ്ററുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ഉപയോഗപ്രദമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികളുടെ അൾട്രാഫൈൻ ഫോക്കസിംഗിനായി മൈക്രോബാലൻസുകളും ഡ്രൈവ് അൾട്രാസോണിക് നോസിലുകളും പോലെ. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്കെയിലിൽ ചിത്രങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സ്കാനിംഗ് അടിസ്ഥാനം കൂടിയാണിത്. കൂടാതെ, ഇലക്ട്രോണിക് ആംപ്ലിഫൈഡ് ഗിറ്റാറുകളിലെ പിക്കപ്പുകളും ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക് ഡ്രമ്മുകളിലെ ട്രിഗറുകളും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പാചകം, ചൂടാക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ടോർച്ചുകൾ, സിഗരറ്റ് ലൈറ്ററുകൾ എന്നിവയിലും മറ്റും വാതകം കത്തിക്കാൻ തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കുന്നതിലും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ദൈനംദിന ഉപയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. താപനില വ്യതിയാനത്തിന് മറുപടിയായി ഒരു പദാർത്ഥം ഒരു വൈദ്യുത സാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്ന പൈറോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം, പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തിൽ കാൾ ലിനേയസും ഫ്രാൻസ് എപിനസും ചേർന്ന് പഠിച്ചു, മെക്കാനിക്കൽ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിച്ച റെനെ ഹോയ്, അന്റോയ്ൻ സീസർ ബെക്വറൽ എന്നിവരിൽ നിന്നുള്ള അറിവ് പ്രയോജനപ്പെടുത്തി. സമ്മർദ്ദവും വൈദ്യുത ചാർജും. ഈ ബന്ധം തെളിയിക്കാനുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ അനിശ്ചിതത്വത്തിലായി.
സ്കോട്ട്ലൻഡിലെ ഹണ്ടേറിയൻ മ്യൂസിയത്തിലെ ക്യൂറി കോമ്പൻസേറ്ററിലെ ഒരു പീസോ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ കാഴ്ച, പിയറിയുടെയും ജാക്വസ് ക്യൂറിയുടെയും സഹോദരങ്ങളുടെ നേരിട്ടുള്ള പൈസോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രകടനമാണ്. പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ അറിവും അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവും സംയോജിപ്പിച്ച് പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ പ്രവചനത്തിന് കാരണമായി, ടൂർമാലിൻ, ക്വാർട്സ്, ടോപസ്, കരിമ്പ് പഞ്ചസാര, റോഷെൽ ഉപ്പ് തുടങ്ങിയ പരലുകളുടെ ഫലത്തിൽ അവർ പ്രകടമാക്കിയ ക്രിസ്റ്റൽ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ ഇത് അവരെ അനുവദിച്ചു. . സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം ടാർട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ്, ക്വാർട്സ് എന്നിവയും പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, വികലമാകുമ്പോൾ ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഡിസ്ക് ഉപയോഗിച്ചു. ക്യൂറികളുടെ പ്രകടനത്തിൽ ഈ രൂപമാറ്റം അതിശയോക്തിപരമായി കാണപ്പെട്ടു, കൂടാതെ അവർ കൺവേർസ് പൈസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം പ്രവചിക്കാൻ പോയി. 1881-ൽ ഗബ്രിയേൽ ലിപ്മാൻ നടത്തിയ മൗലിക തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങളിൽ നിന്ന് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി വിവർത്തന പ്രഭാവം കണ്ടെത്തി.
ക്യൂറികൾ സംഭാഷണ ഫലത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഉടൻ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോ-എലാസ്റ്റോ-മെക്കാനിക്കൽ വൈകല്യങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ റിവേഴ്സിബിലിറ്റിയുടെ അളവ് തെളിവ് നേടുകയും ചെയ്തു. തുടർന്നുള്ള ദശാബ്ദങ്ങളിൽ, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഒരു ലബോറട്ടറി കൗതുകമായി തുടർന്നു, പിയറി മേരി ക്യൂറി പൊളോണിയവും റേഡിയവും കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായി മാറുന്നതുവരെ, പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാനും നിർവചിക്കാനും ഇത് ഉപയോഗിച്ചു. ഇത് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിക്ക് കഴിവുള്ള പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റൽ ക്ലാസുകളെ വിവരിക്കുകയും ടെൻസർ വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളെ കർശനമായി നിർവചിക്കുകയും ചെയ്ത വോൾഡേമർ വോയ്ഗ്റ്റിന്റെ ലെർബുച്ച് ഡെർ ക്രിസ്റ്റൽഫിസിക് (ക്രിസ്റ്റൽ ഫിസിക്‌സിന്റെ പാഠപുസ്തകം) പ്രസിദ്ധീകരണത്തിൽ കലാശിച്ചു.
ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത സോണാർ പോലുള്ള പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തിലേക്ക് ഇത് നയിച്ചു. ഫ്രാൻസിൽ പോൾ ലാംഗവിനും സഹപ്രവർത്തകരും ഒരു അൾട്രാസോണിക് അന്തർവാഹിനി ഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഈ ഡിറ്റക്ടറിൽ സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളിൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒട്ടിച്ചിരിക്കുന്ന നേർത്ത ക്വാർട്സ് ക്രിസ്റ്റലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറും ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പൾസ് പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം മടങ്ങിയെത്തിയ പ്രതിധ്വനി കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രോഫോണും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് കുതിച്ചുയരുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിധ്വനി കേൾക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെ, അവർക്ക് വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാൻ കഴിയും. ഈ സോണാറിനെ വിജയിപ്പിക്കാൻ അവർ പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി ഉപയോഗിച്ചു, പദ്ധതി തീവ്രമായ വികസനവും താൽപ്പര്യവും സൃഷ്ടിച്ചു.
പ്രധാനപ്പെട്ട ബന്ധങ്ങൾ
- പീസോ ഇലക്ട്രിക് ആക്യുവേറ്ററുകൾ: വൈദ്യുതോർജ്ജത്തെ മെക്കാനിക്കൽ ചലനമാക്കി മാറ്റുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിക് ആക്യുവേറ്ററുകൾ. റോബോട്ടിക്സ്, മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, കൃത്യമായ ചലന നിയന്ത്രണം ആവശ്യമുള്ള മറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവയിൽ അവ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- പീസോ ഇലക്ട്രിക് സെൻസറുകൾ: മർദ്ദം, ത്വരണം, വൈബ്രേഷൻ തുടങ്ങിയ ഫിസിക്കൽ പാരാമീറ്ററുകൾ അളക്കാൻ പീസോ ഇലക്ട്രിക് സെൻസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വ്യാവസായിക, മെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഉപഭോക്തൃ ഇലക്ട്രോണിക്സിലും അവ പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- പ്രകൃതിയിലെ പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി: ചില വസ്തുക്കളിൽ സ്വാഭാവികമായി സംഭവിക്കുന്ന ഒരു പ്രതിഭാസമാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി, ഇത് പല ജീവജാലങ്ങളിലും കാണപ്പെടുന്നു. ചില ജീവികൾ അവരുടെ പരിസ്ഥിതിയെ മനസ്സിലാക്കാനും മറ്റ് ജീവികളുമായി ആശയവിനിമയം നടത്താനും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
തീരുമാനം
സോണാർ മുതൽ ഫോണോഗ്രാഫ് കാട്രിഡ്ജുകൾ വരെയുള്ള വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന അതിശയകരമായ ഒരു പ്രതിഭാസമാണ് പീസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റി. 1800-കളുടെ മധ്യം മുതൽ ഇത് പഠിച്ചു, ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനത്തിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തി. ഈ ബ്ലോഗ് പോസ്റ്റ് പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയുടെ ചരിത്രവും ഉപയോഗവും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്തു, കൂടാതെ ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനത്തിൽ ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം എടുത്തുകാണിക്കുകയും ചെയ്തു. പൈസോ ഇലക്ട്രിസിറ്റിയെക്കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാൻ താൽപ്പര്യമുള്ളവർക്ക്, ഈ പോസ്റ്റ് ഒരു മികച്ച തുടക്കമാണ്.
ഞാൻ ജൂസ്റ്റ് നസ്സെൽഡർ ആണ്, നീറയുടെ സ്ഥാപകനും ഉള്ളടക്ക വിപണനക്കാരനുമാണ്, അച്ഛൻ, എന്റെ അഭിനിവേശത്തിന്റെ ഹൃദയഭാഗത്ത് ഗിറ്റാർ ഉപയോഗിച്ച് പുതിയ ഉപകരണങ്ങൾ പരീക്ഷിക്കാൻ ഇഷ്ടപ്പെടുന്നു, ഒപ്പം എന്റെ ടീമിനൊപ്പം, ഞാൻ 2020 മുതൽ ആഴത്തിലുള്ള ബ്ലോഗ് ലേഖനങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. റെക്കോർഡിംഗും ഗിറ്റാർ നുറുങ്ങുകളും ഉപയോഗിച്ച് വിശ്വസ്തരായ വായനക്കാരെ സഹായിക്കുന്നതിന്.
