Piezoelectricity: Gwida Komprensiva biex Nifhmu l-Mekkanika u l-Applikazzjonijiet tagħha

Il-piezoelectricity hija l-kapaċità ta 'ċerti materjali li jiġġeneraw l-elettriku meta jkunu soġġetti għal stress mekkaniku u viċi-versa. Il-kelma ġejja mill-Grieg piezo li jfisser pressjoni, u elettriku. Ġie skopert għall-ewwel darba fl-1880, iżda l-kunċett ilu magħruf għal żmien twil.

L-aħjar eżempju magħruf ta 'pjeżoelettriku huwa kwarz, iżda ħafna materjali oħra juru wkoll dan il-fenomenu. L-aktar użu komuni tal-piezoelectricity huwa l-produzzjoni tal-ultrasound.

F'dan l-artikolu, ser niddiskuti x'inhi l-piezoelectricity, kif taħdem, u xi wħud mill-ħafna applikazzjonijiet prattiċi ta 'dan il-fenomenu aqwa.

X'inhu pjeżoelettriku?

Il-piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jiġġeneraw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Hija interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni. Materjali pjeżoelettriċi jistgħu jintużaw biex jiġġeneraw elettriku ta 'vultaġġ għoli, ġeneraturi ta' arloġġi, tagħmir elettroniku, mikrobilanċi, żennuni ultrasoniċi tas-sewqan, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini.

Materjali pjeżoelettriċi jinkludu kristalli, ċerta ċeramika, materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA, u proteini. Meta forza tiġi applikata għal materjal pjeżoelettriku, tipproduċi ċarġ elettriku. Dan il-ħlas jista 'mbagħad jintuża biex iħaddem apparati jew joħloq vultaġġ.

Materjali pjeżoelettriċi jintużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, inklużi:
• Produzzjoni u skoperta tal-ħoss
• Stampar bil-linka pjeżoelettrika
• Ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli
• Ġeneraturi tal-arloġġ
• Apparat elettroniku
• Mikrobilanċi
• Drive żennuni ultrasoniku
• Assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini
• pickups għal kitarri amplifikati elettronikament
• Triggers għal drums elettroniċi moderni
• Produzzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass
• Apparat tat-tisjir u tat-tisħin
• Torċi u lajters tas-sigaretti.

X'inhi l-istorja tal-piezoelectricity?

Il-piezoelectricity ġiet skoperta fl-1880 mill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie. Hija l-ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika u materja bijoloġika, bi tweġiba għal stress mekkaniku applikat. Il-kelma "piezoelectricity" hija derivata mill-kelma Griega "piezein", li tfisser "għafas" jew "għafas", u "elektron", li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, jiġifieri materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat.

L-għarfien magħqud tal-Curies tal-piroelettriku u l-fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li tbassar l-imġiba tal-kristall. Dan intwera fl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli u melħ Rochelle.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Matul id-deċennji, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie.

Piezoelectricity ġie sfruttat għal ħafna applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta 'ħoss, stampar inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta' elettriku ta 'vultaġġ għoli, ġeneraturi ta' arloġġi u apparat elettroniku, mikrobilanċi, żennuni ultrasoniċi tas-sewqan, iffokar ultrafin ta 'assemblaġġi ottiċi, u l-formoli l- bażi ta' mikroskopji ta' sonda ta' skannjar biex isolvu immaġini fuq skala ta' atomi.

Il-pjeżoelettriku ssib ukoll użi ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u l-effett piroelettriku, fejn materjal jiġġenera potenzjal elettriku b'reazzjoni għal bidla fit-temperatura.

L-iżvilupp tas-sonar matul l-Ewwel Gwerra Dinjija ra l-użu ta 'kristalli pjeżoelettriċi żviluppati minn Bell Telephone Laboratories. Dan ippermetta lill-forzi tal-ajru Alleati jidħlu f'attakki tal-massa kkoordinati bl-użu tar-radju tal-avjazzjoni. L-iżvilupp ta 'apparati u materjali pjeżoelettriċi fl-Istati Uniti żamm kumpaniji fl-iżvilupp tal-bidu tal-gwerra fil-qasam tal-interessi, li jassiguraw privattivi profittabbli għal materjali ġodda.

Il-Ġappun ra l-applikazzjonijiet ġodda u t-tkabbir tal-industrija pjeżoelettrika tal-Istati Uniti u żviluppa malajr tagħhom stess. Huma qasmu l-informazzjoni malajr u żviluppaw materjali tat-titanat tal-barju u aktar tard taċ-ċomb taż-żirkonat tat-titanat bi proprjetajiet speċifiċi għal applikazzjonijiet partikolari.

Il-piezoelectricity mxiet ħafna mill-iskoperta tagħha fl-1880, u issa tintuża f'varjetà ta 'applikazzjonijiet ta' kuljum. Intuża wkoll biex jagħmel avvanzi fir-riċerka tal-materjali, bħal riflettometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku, li jibagħtu polz ultrasoniku permezz ta 'materjal biex ikejjel ir-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel, u jtejbu s-sigurtà strutturali.

Kif Taħdem Piezoelectricity

F'din it-taqsima, ser inkun qed nesplora kif taħdem il-piezoelectricity. Ser inħares lejn l-akkumulazzjoni ta 'ċarġ elettriku fis-solidi, l-interazzjoni elettromekkanika lineari, u l-proċess riversibbli li jiffurmaw dan il-fenomenu. Ser niddiskuti wkoll l-istorja tal-piezoelectricity u l-applikazzjonijiet tagħha.

Akkumulazzjoni ta' Ċarġ Elettriku f'Solidi

Il-piezoelectricity hija ċ-ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija tweġiba għal stress mekkaniku applikat, u isimha ġej mill-kliem Grieg "piezein" (għafas jew agħfas) u "ēlektron" (ambra).

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, fejn il-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku tirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'materjali li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista' jitkejjel jinkludu kristalli ta 'titanat taż-żirkonat taċ-ċomb.

Il-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie skoprew l-pjeżoelettriku fl-1880. Minn dakinhar ġie sfruttat għal varjetà ta’ applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta’ ħoss, stampar pjeżoelettriku b’inkjet, il-ġenerazzjoni ta’ elettriku b’vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ, u apparat elettroniku bħal mikrobilanċi. u jsuq żennuni ultrasoniċi għall-iffukar ultrafin ta 'assemblaġġi ottiċi. Jifforma wkoll il-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament, u jqanqal għal drums elettroniċi moderni.

Il-pjeżoelettriku ssib użu ta 'kuljum fil-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass, f'tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u l-effett piroelettriku, fejn materjal jiġġenera potenzjal elettriku b'reazzjoni għal bidla fit-temperatura. Dan ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn René Haüy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. L-esperimenti kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-kumpensatur Curie fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett. L-aħwa Pierre u Jacques Curie għaqqdu l-għarfien tagħhom tal-piroelettriku ma 'fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti, li taw lok għat-tbassir tal-piroelettriku. Kienu kapaċi jbassru l-imġieba tal-kristall u wrew l-effett fi kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz urew ukoll pjeżoelettriku. Diska pjeżoelettrika tiġġenera vultaġġ meta tkun deformata, u l-bidla fil-forma hija esaġerata ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies.

Kienu kapaċi jbassru l-effett pjeżoelettriku maqlub, u l-effett maqlub ġie dedott matematikament minn Gabriel Lippmann fl-1881. Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett maqlub, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa tal-elettro-elasto- deformazzjonijiet mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi.

Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, iżda kienet għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li esibiti pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta 'Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), li ddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi permezz ta' analiżi tensor. Din kienet l-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi, u s-sonar ġie żviluppat matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku.

Id-ditekter kien jikkonsisti minn a transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz inkollati bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jikxef l-eku lura. Billi jarmu għoli frekwenza polz mit-transducer u jkejlu l-ħin li tieħu biex tisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, kienu kapaċi jikkalkulaw id-distanza għall-oġġett. Huma użaw il-pjeżoelettriku biex is-sonar ikun suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp u interess intens fl-apparati pjeżoelettriċi. Matul l-għexieren ta 'snin, ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għall-materjali, u apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'varjetà ta' oqsma. L-iskrataċ taċ-ċeramika fonografu ssimplifikaw id-disinn tal-plejers u saru għal record players irħas u preċiżi li kienu irħas biex jinżammu u eħfef biex jinbnew.

L-iżvilupp ta 'transducers ultrasoniku ippermetta kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità ta' fluwidi u solidi, li jirriżulta f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali.

Interazzjoni Elettromekkanika Lineari

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jiġġeneraw ċarġ elettriku meta jkunu soġġetti għal stress mekkaniku. Il-kelma hija derivata mill-kliem Grieg πιέζειν (piezein) li jfisser "tagħfas jew tagħfas" u ἤλεκτρον (ēlektron) li jfisser "ambra", li kien sors antik ta 'ċarġ elettriku.

Il-piezoelectricity ġiet skoperta fl-1880 mill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie. Hija bbażata fuq l-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Dan l-effett huwa riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll effett pjeżoelettriku invers, fejn il-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku tirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'materjali li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista' jitkejjel meta jiġu deformati mill-istruttura statika tagħhom jinkludu kristalli ta 'titanat taż-żirkonat taċ-ċomb. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jbiddlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, li huwa magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers u jintuża fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Best strings for electric guitar

Share

Watch on

Pjeżoelettriku ġie sfruttat għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, bħal:

• Produzzjoni u skoperta tal-ħoss
• Stampar bil-linka pjeżoelettrika
• Ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli
• Ġeneratur tal-arloġġ
• Apparat elettroniku
• Mikrobilanċi
• Drive żennuni ultrasoniku
• Assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini
• Jifforma l-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi
• Pickups f'kitarri amplifikati elettronikament
• Triggers fi drums elettroniċi moderni
• Jiġġeneraw xrar biex jaqbad il-gass fl-apparat tat-tisjir u tat-tisħin
• Torċi u lajters tas-sigaretti

Pjeżoelettriku wkoll isib użi ta 'kuljum fl-effett piroelettriku, li huwa materjal li jiġġenera potenzjal elettriku bi tweġiba għal bidla fit-temperatura. Dan ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn René Haüy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. Madankollu, l-esperimenti wrew li ma kinux konklużivi.

Il-wiri ta 'kristall pjeżo fil-kumpensatur Curie fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett. Kien ix-xogħol tal-aħwa Pierre u Jacques Curie li esplora u ddefinixxa l-istrutturi tal-kristall li juru l-pjeżoelettriku, u laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt. Dan iddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi permezz ta 'analiżi tat-tensor, li wassal għall-applikazzjoni prattika ta' apparati pjeżoelettriċi.

Is-sonar ġie żviluppat matul l-Ewwel Gwerra Dinjija, meta Paul Langevin ta' Franza u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Dan id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jikxef l-eku lura wara li joħroġ polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer. Billi tkejjel iż-żmien li tieħu biex tisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, setgħu jikkalkulaw id-distanza tal-oġġett, billi għamlu użu mill-pjeżoelettriku. Is-suċċess ta 'dan il-proġett ħoloq żvilupp u interess intens fl-apparati pjeżoelettriċi matul l-għexieren ta' snin, b'materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali qed jiġu esplorati u żviluppati. L-apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'ħafna oqsma, bħal skrataċ fonografu taċ-ċeramika, li ssimplifikaw id-disinn tal-plejers u għamlu rekord players irħas u aktar preċiżi, u orħos u aktar faċli biex jinbnew u jinżammu.

L-iżvilupp ta 'transducers ultrasoniċi ppermetta kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità ta' fluwidi u solidi, li jirriżulta f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali. Ir-rifletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku jibagħtu polz ultrasoniku f'materjal u jkejlu r-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel, u jtejbu s-sigurtà strutturali. Wara t-Tieni Gwerra Dinjija, gruppi ta 'riċerka indipendenti fl-Istati Uniti, ir-Russja u l-Ġappun skoprew klassi ġdida ta' materjali sintetiċi msejħa ferroelettriċi, li wrew kostanti pjeżoelettriċi ħafna drabi ogħla minn materjali naturali. Dan wassal għal riċerka intensa biex tiżviluppa titanat tal-barju, u aktar tard titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, materjali bi proprjetajiet speċifiċi għal applikazzjonijiet partikolari.

Eżempju sinifikanti tal-użu ta 'kristalli pjeżoelettriċi ġie żviluppat minn Bell Telephone Laboratories wara t-Tieni Gwerra Dinjija. Frederick R. Lack, li jaħdem fid-dipartiment tal-inġinerija tat-telefonija bir-radju,

Proċess Riversibbli

Il-piezoelectricity hija ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija r-rispons ta 'dawn il-materjali għall-istress mekkaniku applikat. Il-kelma 'piezoelectricity' ġejja mill-kliem Grieg 'piezein' li jfisser 'għafas' jew 'agħfas' u 'ēlektron' li tfisser 'ambra', sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, jiġifieri materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'materjali li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista' jitkejjel jinkludu kristalli ta 'titanat taż-żirkonat taċ-ċomb. Meta l-istruttura statika ta 'dawn il-kristalli tiġi deformata, jerġgħu lura għad-dimensjoni oriġinali tagħhom, u bil-maqlub, meta jiġi applikat kamp elettriku estern, jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom, u jipproduċu mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie skoprew il-piezoelectricity fl-1880. Minn dakinhar ġie sfruttat għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, inkluż il-produzzjoni u l-iskoperta ta' ħoss, stampar pjeżoelettriku inkjet, il-ġenerazzjoni ta 'elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ, apparat elettroniku, mikrobilanċi, issuq żennuni ultrasoniku, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi għall-iskannjar tal-mikroskopji tas-sonda, li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament u triggers għal drums elettroniċi moderni.

Il-piezoelectricity issib ukoll użi ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, fejn materjal jiġġenera potenzjal elettriku b'reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus, Franz Aepinus, u René Haüy f'nofs is-seklu 18, billi jibbażaw fuq l-għarfien tal-ambra. Antoine César Becquerel poġġa relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku, iżda l-esperimenti wrew li ma kinux konklużivi.

Viżitaturi tal-Mużew Hunterian fi Glasgow jistgħu jaraw il-Piezo Crystal Curie Compensator, turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie. Il-kombinazzjoni tal-għarfien tagħhom tal-piroelettriku ma 'fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li tbassar l-imġieba tal-kristall. Dan intwera bl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetrahydrate u l-kwarz tat-tartrat tas-sodju u tal-potassju wrew ukoll pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Din il-bidla fil-forma kienet esaġerata ħafna mill-Curies biex ibassru l-effett pjeżoelettriku maqlub. L-effett kuntrarju ġie dedott matematikament minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, iżda kienet għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt. Dan iddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi bl-użu ta 'analiżi tat-tensor.

L-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi, bħal sonar, ġiet żviluppata matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Dan id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jiskopri l-eku lura. Billi jarmu polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer u kejlu ż-żmien li tieħu biex tisma' l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, kienu kapaċi jikkalkulaw id-distanza tal-oġġett. Huma użaw il-piezoelectricity biex jagħmlu dan is-sonar suċċess. Dan il-proġett ħoloq żvilupp u interess intens fl-apparati pjeżoelettriċi, u matul id-deċennji ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali. Apparat pjeżoelettriku

X'jikkawża Piezoelectricity?

F'din it-taqsima, ser inkun qed nesplora l-oriġini tal-piezoelectricity u l-materjali varji li juru dan il-fenomenu. Se nħares lejn il-kelma Griega 'piezein', is-sors antik ta 'ċarġ elettriku, u l-effett tal-piroelettriku. Ser niddiskuti wkoll l-iskoperti ta’ Pierre u Jacques Curie u l-iżvilupp ta’ apparati pjeżoelettriċi fis-seklu 20.

Kelma Griega Piezein

Piezoelectricity hija l-akkumulazzjoni ta 'ċarġ elettriku f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija kkawżata mir-rispons ta 'dawn il-materjali għal stress mekkaniku applikat. Il-kelma piezoelectricity ġejja mill-kelma Griega "piezein", li tfisser "għafas jew tagħfas", u "ēlektron", li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, li huwa magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers u huwa l-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie skoprew pjeżoelettriku fl-1880. L-effett pjeżoelettriku ġie sfruttat għal ħafna applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta 'ħoss, stampar pjeżoelettriku inkjet, il-ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ, u apparat elettroniku bħal mikrobilanċi , issuq żennuni ultrasoniċi, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament u triggers għal drums elettroniċi moderni.

Il-pjeżoelettriku jsib użi ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, li huwa l-ġenerazzjoni ta’ potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq l-għarfien ta’ René Haüy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. L-esperimenti kienu inkonklussivi.

Fil-mużew fl-Iskozja, il-viżitaturi jistgħu jaraw kumpensatur Curie tal-kristall pjeżo, turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie. Il-kombinazzjoni tal-għarfien tagħhom tal-piroelettriku ma 'fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li tbassar l-imġiba tal-kristall. Dan intwera mill-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz mill-melħ ta 'Rochelle urew pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku jiġġenera vultaġġ meta jiġi deformat. Din il-bidla fil-forma hija esaġerata ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies.

Il-Curies kompla jikseb prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa tad-deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Għal għexieren ta’ snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt. Dan iddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi permezz ta 'analiżi tat-tensor.

Din l-applikazzjoni prattika tal-piezoelectricity wasslet għall-iżvilupp tas-sonar matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta 'sottomarin ultrasoniku. Id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa ma 'pjanċi tal-azzar, imsejħa idrofonu, biex tiskopri l-eku lura wara li joħroġ polz ta' frekwenza għolja. It-transducer kejjel il-ħin li ħa biex jisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett biex jikkalkula d-distanza tal-oġġett. L-użu tal-piezoelectricity fis-sonar kien suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp intens u interess f'apparat pjeżoelettriku għal għexieren ta 'snin.

Ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali, u apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'ħafna oqsma, bħal skrataċ fonografu taċ-ċeramika, li ssimplifikaw id-disinn tal-plejers u għamlu rekord players irħas u aktar preċiżi li kienu irħas biex jinżammu u aktar faċli. tibni. L-iżvilupp

Sors Antik ta 'Ċarġ Elettriku

Il-piezoelectricity hija ċ-ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija kkawżata mir-rispons tal-materjal għall-istress mekkaniku applikat. Il-kelma ‘piezoelectricity’ ġejja mill-kelma Griega ‘piezein’, li tfisser ‘tagħfas jew tagħfas’, u l-kelma ‘elektron’, li tfisser ‘ambra’, sors antik ta’ ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, meta jiġi applikat kamp elettriku estern, il-kristalli jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom f'effett pjeżoelettriku invers, li jipproduċi mewġ ultrasound.

L-effett pjeżoelettriku ġie skopert fl-1880 mill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie. Huwa sfruttat għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta' ħoss, stampar b'inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta 'elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi ta' arloġġi, u apparat elettroniku bħal mikrobilanċi u żennuni ultrasoniċi tas-sewqan għall-iffukar ultrafin ta 'assemblaġġi ottiċi. Jifforma wkoll il-bażi għall-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament u triggers għal drums elettroniċi moderni.

Il-pjeżoelettriku ssib użu ta 'kuljum fil-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, li huwa l-produzzjoni ta’ potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq l-għarfien ta’ René Haüy u Antoine César Becquerel li poġġew relazzjoni bejn mekkaniċi. stress u ċarġ elettriku. Madankollu, l-esperimenti tagħhom kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo u l-kumpens Curie fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja juru l-effett pjeżoelettriku dirett. Kien ix-xogħol tal-aħwa Pierre u Jacques Curie li esplora u ddefinixxa l-istrutturi tal-kristall li juru l-pjeżoelettriku, u laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt. Dan iddeskriva l-klassijiet tal-kristall naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi permezz ta 'analiżi tat-tensor, li jippermetti l-applikazzjoni prattika ta' apparati pjeżoelettriċi.

Is-sonar ġie żviluppat matul l-Ewwel Gwerra Dinjija minn Paul Langevin ta' Franza u sħabu, li żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jiskopri l-eku lura. Billi jarmu polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer u kejlu ż-żmien li tieħu biex tisma' l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, kienu kapaċi jikkalkulaw id-distanza għall-oġġett. Huma użaw il-piezoelectricity biex jagħmlu dan is-sonar suċċess. Il-proġett ħoloq żvilupp u interess intens f'apparat pjeżoelettriku għal għexieren ta 'snin.

Piroelettriku

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Hija interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Il-kelma "piezoelectricity" hija derivata mill-kelma Griega "piezein", li tfisser "għafas jew tagħfas", u l-kelma Griega "ēlektron", li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku ġie skopert mill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie fl-1880. Huwa proċess riversibbli, li jfisser li materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'materjali li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista' jitkejjel jinkludu kristalli ta 'titanat taż-żirkonat taċ-ċomb. Meta struttura statika tiġi deformata, terġa 'lura għad-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, meta jiġi applikat kamp elettriku estern, jiġi prodott l-effett pjeżoelettriku invers, li jirriżulta fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

L-effett pjeżoelettriku huwa sfruttat għal ħafna applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta 'ħoss, stampar inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ, u apparat elettroniku bħal microbalances, żennuni ultrasoniċi tas-sewqan, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Hija wkoll il-bażi għall-iskannjar tal-mikroskopji tas-sonda, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament, u jqanqal għal drums elettroniċi moderni.

Il-pjeżoelettriku ssib użu ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, li huwa l-produzzjoni ta’ potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat ruħha fuq l-għarfien ta’ René Haüy u Antoine César Becquerel, li kienu poġġew relazzjoni. bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. Madankollu, l-esperimenti wrew li ma kinux konklużivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-Mużew tal-Compensator Curie fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett. L-aħwa Pierre u Jacques Curie għaqqdu l-għarfien tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tagħhom tal-istrutturi tal-kristall sottostanti biex jagħtu lok għall-fehim tal-piroelettriku u biex ibassru l-imġieba tal-kristall. Dan intwera fl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetrahydrate tal-potassju tas-sodju u l-kwarz instabu li juru pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku ntuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Dan kien esaġerat ħafna mill-Curies biex ibassru l-effett pjeżoelettriku maqlub. L-effett kuntrarju ġie dedott matematikament minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Fl-għexieren ta’ snin ta’ wara, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt.

L-iżvilupp tas-sonar kien suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp u interess intens fl-apparati pjeżoelettriċi. Fid-deċennji li segwew, ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali. L-apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'ħafna oqsma, bħal skrataċ fonografu taċ-ċeramika, li ssimplifikaw id-disinn tal-plejer u għamlu plejers tad-diski irħas u aktar preċiżi li kienu irħas biex jinżammu u eħfef biex jinbnew. L-iżvilupp ta 'transducers ultrasoniċi ppermetta l-kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità ta' fluwidi u solidi, li jirriżulta f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali. Ir-rifletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku jibagħtu polz ultrasoniku f'materjal u jkejlu r-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel, u jtejbu s-sigurtà strutturali.

Wara t-Tieni Gwerra Dinjija, gruppi ta’ riċerka indipendenti fl-Istati Uniti, ir-Russja u l-Ġappun skoprew klassi ġdida ta’ materjali sintetiċi msejħa ferroelettriċi, li wrew kostanti pjeżoelettriċi li kienu

Materjali pjeżoelettriċi

F'din it-taqsima, ser niddiskuti l-materjali li juru l-effett pjeżoelettriku, li hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Ser inħares lejn il-kristalli, iċ-ċeramika, il-materja bijoloġika, l-għadam, id-DNA u l-proteini, u kif kollha jirrispondu għall-effett pjeżoelettriku.

kristalli

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Il-kelma pjeżoelettriku hija derivata mill-kliem Grieg πιέζειν (piezein) li jfisser "għafas" jew "għafas" u ἤλεκτρον (ēlektron) li jfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku. Materjali pjeżoelettriċi jinkludu kristalli, ċeramika, materja bijoloġika, għadam, DNA, u proteini.

Piezoelectricity hija interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni. Dan l-effett huwa riversibbli, jiġifieri materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'tensjoni mekkanika li tirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'materjali li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista' jitkejjel jinkludu kristalli ta 'titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, li jistgħu jiġu deformati għad-dimensjoni oriġinali tagħhom jew bil-maqlub, jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern. Dan huwa magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers, u jintuża biex jipproduċi mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie skoprew il-pjeżoelettriku fl-1880. L-effett pjeżoelettriku ġie sfruttat għal varjetà ta’ applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta’ ħoss, stampar b’inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta’ elettriku b’vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġi u apparat elettroniku bħal dawn bħala microbalances, issuq żennuni ultrasoniċi, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi għall-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Pickups pjeżoelettriċi jintużaw ukoll f'kitarri amplifikati elettronikament u triggers f'tnabar elettroniċi moderni.

Il-pjeżoelettriku ssib użu ta 'kuljum fil-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass fl-apparat tat-tisjir u tat-tisħin, kif ukoll f'torċi u lajters tas-sigaretti. L-effett piroelettriku, li huwa l-ġenerazzjoni ta’ potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn René Haüy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn il-mekkanika stress u ċarġ elettriku. Esperimenti biex jipprovaw din it-teorija kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-kumpensatur Curie fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett. L-aħwa Pierre u Jacques Curie għaqqdu l-għarfien tagħhom tal-piroelettriku ma 'fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti biex jagħtu lok għat-tbassir tal-piroelettriku. Kienu kapaċi jbassru l-imġieba tal-kristall u wrew l-effett fi kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz urew ukoll pjeżoelettriku. Disk pjeżoelettriku jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat; il-bidla fil-forma hija esaġerata ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies.

Kienu wkoll kapaċi jbassru l-effett pjeżoelettriku kuntrarju u matematikament jiddeduċi l-prinċipji termodinamiċi fundamentali warajh. Gabriel Lippmann għamel dan fl-1881. Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi.

Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, iżda kienet għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-piezoelectricity laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta 'Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), li ddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi bl-użu ta' analiżi tensor.

L-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi fis-sonar ġiet żviluppata matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Dan id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli irqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa ma 'pjanċi tal-azzar, imsejħa idrofonu, biex tiskopri l-eku lura wara li joħroġ polz ta' frekwenza għolja. Billi tkejjel il-ħin li tieħu biex tisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, huma setgħu jikkalkulaw id-distanza għall-oġġett. Dan l-użu tal-pjeżoelettriku fis-sonar kien suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp u interess intens fl-apparati pjeżoelettriċi matul l-għexieren ta’ snin.

ċeramika

Materjali pjeżoelettriċi huma solidi li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Piezoelectricity hija derivata mill-kliem Grieg πιέζειν (piezein) li jfisser "għafas" jew "għafas" u ἤλεκτρον (ēlektron) li jfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku. Materjali pjeżoelettriċi jintużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta' ħoss, stampar pjeżoelettriku inkjet, u l-ġenerazzjoni ta 'elettriku b'vultaġġ għoli.

Materjali pjeżoelettriċi jinstabu fi kristalli, ċeramika, materja bijoloġika, għadam, DNA, u proteini. Iċ-ċeramika hija l-aktar materjali pjeżoelettriċi komuni użati fl-applikazzjonijiet ta 'kuljum. Iċ-ċeramika hija magħmula minn taħlita ta 'ossidi tal-metall, bħal ċomb zirconate titanate (PZT), li jissaħħnu għal temperaturi għoljin biex jiffurmaw solidu. Iċ-ċeramika hija reżistenti ħafna u tista 'tiflaħ temperaturi u pressjonijiet estremi.

Iċ-ċeramika pjeżoelettrika għandha varjetà ta 'użi, inklużi:

• Jiġġeneraw xrar biex jaqbad il-gass għall-apparat tat-tisjir u tat-tisħin, bħal torċi u lajters tas-sigaretti.
• Jiġġeneraw mewġ ultrasound għall-immaġini mediċi.
• Il-ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli għal ġeneraturi ta' arloġġi u tagħmir elettroniku.
• Jiġġeneraw mikrobilanċi għall-użu fl-użin ta 'preċiżjoni.
• Sewqan żennuni ultrasoniku għall-iffukar ultrafine ta 'assemblaġġi ottiċi.
• Li tifforma l-bażi għall-iskannjar tal-mikroskopji tas-sonda, li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi.
• Pickups għal kitarri amplifikati elettronikament u triggers għal drums elettroniċi moderni.

Iċ-ċeramika pjeżoelettrika tintuża f'firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet, mill-elettronika tal-konsumatur għal immaġini mediċi. Huma reżistenti ħafna u jistgħu jifilħu temperaturi u pressjonijiet estremi, li jagħmluhom ideali għall-użu f'varjetà ta 'industriji.

Materja Bijoloġika

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Hija derivata mill-kelma Griega 'piezein', li tfisser 'tagħfas jew tagħfas', u 'ēlektron', li tfisser 'ambra', sors antik ta 'ċarġ elettriku.

Materja bijoloġika bħall-għadam, id-DNA u l-proteini huma fost il-materjali li juru pjeżoelettriku. Dan l-effett huwa riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'dawn il-materjali jinkludu kristalli ta' titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tiġi deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, meta jiġi applikat kamp elettriku estern, il-kristalli jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom, u jipproduċu mewġ ultrasound permezz tal-effett pjeżoelettriku invers.

L-iskoperta tal-piezoelectricity saret mill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie fl-1880. Minn dakinhar ġiet sfruttata għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, bħal:

• Produzzjoni u skoperta tal-ħoss
• Stampar bil-linka pjeżoelettrika
• Ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli
• Ġeneratur tal-arloġġ
• Apparat elettroniku
• Mikrobilanċi
• Drive żennuni ultrasoniku
• Assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini
• Jifforma l-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar
• Issolvi immaġini fuq l-iskala ta 'atomi
• Pickups f'kitarri amplifikati elettronikament
• Triggers fi drums elettroniċi moderni

Il-pjeżoelettriku jintuża wkoll f'oġġetti ta 'kuljum bħal tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin tal-gass, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, li huwa l-produzzjoni ta 'potenzjal elettriku bi tweġiba għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f'nofs is-seklu 18. Billi bbażaw fuq l-għarfien ta 'René Haüy u Antoine César Becquerel, huma poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku, iżda l-esperimenti tagħhom kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-Curie Compensator fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett. L-aħwa Pierre u Jacques Curie għaqqdu l-għarfien tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tagħhom tal-istrutturi tal-kristall sottostanti biex jagħtu lok għat-tbassir tal-piroelettriku u biex ibassru l-imġieba tal-kristall. Dan intwera mill-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetrahydrate u l-kwarz tat-tartrat tas-sodju u tal-potassju wrew ukoll pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Dan l-effett kien esaġerat ħafna mill-Curies biex ibassar l-effett pjeżoelettriku maqlub. L-effett kuntrarju ġie dedott matematikament minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Għal għexieren ta’ snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li esebiw il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta' 'Lehrbuch der Kristallphysik' (Ktieb ta' Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta' Woldemar Voigt.

għadam

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. L-għadam huwa materjal bħal dan li juri dan il-fenomenu.

L-għadam huwa tip ta 'materja bijoloġika li hija magħmula minn proteini u minerali, inklużi kollaġen, kalċju u fosfru. Huwa l-aktar pjeżoelettriku tal-materjali bijoloġiċi kollha, u kapaċi jiġġenera vultaġġ meta jkun soġġett għal stress mekkaniku.

L-effett pjeżoelettriku fl-għadam huwa riżultat tal-istruttura unika tiegħu. Huwa magħmul minn netwerk ta 'fibri tal-kollaġen li huma inkorporati f'matriċi ta' minerali. Meta l-għadam ikun soġġett għal stress mekkaniku, il-fibri tal-kollaġen jiċċaqilqu, u jikkawżaw li l-minerali jsiru polarizzati u jiġġeneraw ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku fl-għadam għandu numru ta 'applikazzjonijiet prattiċi. Jintuża fl-immaġini mediċi, bħall-ultrasound u l-immaġini tar-raġġi-X, biex jinstabu ksur tal-għadam u anormalitajiet oħra. Jintuża wkoll fil-hearing aids tal-konduzzjoni tal-għadam, li jużaw l-effett pjeżoelettriku biex jikkonvertu mewġ tal-ħoss f'sinjali elettriċi li jintbagħtu direttament lill-widna ta 'ġewwa.

L-effett pjeżoelettriku fl-għadam jintuża wkoll f'impjanti ortopediċi, bħal ġonot artifiċjali u riġlejn prostetiċi. L-impjanti jużaw l-effett pjeżoelettriku biex jikkonvertu l-enerġija mekkanika f'enerġija elettrika, li mbagħad tintuża biex tħaddem l-apparat.

Barra minn hekk, l-effett pjeżoelettriku fl-għadam qed jiġi esplorat għall-użu fl-iżvilupp ta 'trattamenti mediċi ġodda. Pereżempju, ir-riċerkaturi qed jinvestigaw l-użu tal-piezoelectricity biex jistimulaw it-tkabbir tal-għadam u jsewwu t-tessut bil-ħsara.

B'mod ġenerali, l-effett pjeżoelettriku fl-għadam huwa fenomenu affaxxinanti b'firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet prattiċi. Qed jintuża f'varjetà ta 'applikazzjonijiet mediċi u teknoloġiċi, u qed jiġi esplorat għall-użu fl-iżvilupp ta' trattamenti ġodda.

DNA

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Id-DNA huwa materjal bħal dan li juri dan l-effett. Id-DNA hija molekula bijoloġika li tinsab fl-organiżmi ħajjin kollha u hija magħmula minn erba' bażijiet tan-nukleotidi: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) u thymine (T).

Id-DNA hija molekula kumplessa li tista 'tintuża biex tiġġenera ċarġ elettriku meta tkun soġġetta għal stress mekkaniku. Dan huwa dovut għall-fatt li l-molekuli tad-DNA huma komposti minn żewġ linji ta 'nukleotidi li jinżammu flimkien permezz ta' bonds tal-idroġenu. Meta dawn ir-rabtiet jitkissru, tiġi ġġenerata ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku tad-DNA intuża f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, inklużi:

• Il-ġenerazzjoni tal-elettriku għal impjanti mediċi
• L-iskoperta u l-kejl tal-forzi mekkaniċi fiċ-ċelloli
• L-iżvilupp ta' sensuri nanoskala
• Il-ħolqien ta' biosensors għas-sekwenzjar tad-DNA
• Jiġġeneraw mewġ ultrasound għall-immaġini

L-effett pjeżoelettriku tad-DNA qed jiġi esplorat ukoll għall-użu potenzjali tiegħu fl-iżvilupp ta 'materjali ġodda, bħal nanowires u nanotubi. Dawn il-materjali jistgħu jintużaw għal varjetà ta 'applikazzjonijiet, inklużi ħażna u sensing tal-enerġija.

L-effett pjeżoelettriku tad-DNA ġie studjat b'mod estensiv u nstab li huwa sensittiv ħafna għall-istress mekkaniku. Dan jagħmilha għodda siewja għar-riċerkaturi u l-inġiniera li qed ifittxu li jiżviluppaw materjali u teknoloġiji ġodda.

Bħala konklużjoni, id-DNA huwa materjal li juri l-effett pjeżoelettriku, li huwa l-abbiltà li jakkumula ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Dan l-effett intuża f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, inklużi impjanti mediċi, sensuri nanoskala, u sekwenzar tad-DNA. Qed jiġi esplorat ukoll għall-użu potenzjali tiegħu fl-iżvilupp ta 'materjali ġodda, bħal nanowires u nanotubi.

Proteini

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Materjali pjeżoelettriċi, bħal proteini, kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA, juru dan l-effett. Il-proteini, b'mod partikolari, huma materjal pjeżoelettriku uniku, peress li huma komposti minn struttura kumplessa ta 'aċidi amminiċi li jistgħu jiġu deformati biex jiġġeneraw ċarġ elettriku.

Il-proteini huma l-aktar tip abbundanti ta 'materjal pjeżoelettriku, u jinstabu f'varjetà ta' forom. Jistgħu jinstabu fil-forma ta 'enzimi, ormoni, u antikorpi, kif ukoll fil-forma ta' proteini strutturali bħall-collagen u l-keratina. Il-proteini jinstabu wkoll fil-forma ta 'proteini tal-muskoli, li huma responsabbli għall-kontrazzjoni u r-rilassament tal-muskoli.

L-effett pjeżoelettriku tal-proteini huwa dovut għall-fatt li huma komposti minn struttura kumplessa ta 'aċidi amminiċi. Meta dawn l-aċidi amminiċi jiġu deformati, jiġġeneraw ċarġ elettriku. Dan iċ-ċarġ elettriku mbagħad jista 'jintuża biex iħaddem varjetà ta' apparati, bħal sensuri u attwaturi.

Il-proteini jintużaw ukoll f'varjetà ta 'applikazzjonijiet mediċi. Per eżempju, huma użati biex jiskopru l-preżenza ta 'ċerti proteini fil-ġisem, li jistgħu jintużaw biex jiġi djanjostikat mard. Jintużaw ukoll biex jiskopru l-preżenza ta 'ċerti batterji u viruses, li jistgħu jintużaw biex jiġu djanjostikati infezzjonijiet.

Il-proteini jintużaw ukoll f'varjetà ta 'applikazzjonijiet industrijali. Pereżempju, huma użati biex joħolqu sensuri u attwaturi għal varjetà ta 'proċessi industrijali. Jintużaw ukoll biex jinħolqu materjali li jistgħu jintużaw fil-kostruzzjoni ta 'inġenji tal-ajru u vetturi oħra.

Bħala konklużjoni, il-proteini huma materjal pjeżoelettriku uniku li jista 'jintuża f'varjetà ta' applikazzjonijiet. Huma magħmulin minn struttura kumplessa ta 'aċidi amminiċi li jistgħu jiġu deformati biex jiġġeneraw ċarġ elettriku, u jintużaw f'varjetà ta' applikazzjonijiet mediċi u industrijali.

Ħsad tal-Enerġija bil-Piezoelettriku

F'din it-taqsima, ser inkun qed niddiskuti kif il-pjeżoelettriku jista 'jintuża għall-ħsad tal-enerġija. Ser inħares lejn id-diversi applikazzjonijiet tal-piezoelectricity, mill-istampar bil-inkjet pjeżoelettriku għal ġeneraturi tal-arloġġ u mikrobilanċi. Ser inkun qed nesplora wkoll l-istorja tal-piezoelectricity, mill-iskoperta tagħha minn Pierre Curie sal-użu tagħha fit-Tieni Gwerra Dinjija. Fl-aħħarnett, ser niddiskuti l-istat attwali tal-industrija pjeżoelettrika u l-potenzjal għal aktar tkabbir.

Stampar bil-linka pjeżoelettrika

Il-piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jiġġeneraw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Il-kelma 'piezoelectricity' hija derivata mill-kliem Grieg 'piezein' (li tagħfas jew tagħfas) u 'elektron' (ambra), sors antik ta 'ċarġ elettriku. Materjali pjeżoelettriċi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA, jintużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet.

Piezoelectricity tintuża biex tiġġenera elettriku ta 'vultaġġ għoli, bħala ġeneratur ta' arloġġ, f'apparat elettroniku, u f'mikrobilanċi. Jintuża wkoll biex isuq żennuni ultrasoniċi u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. L-istampar bil-linka pjeżoelettrika hija applikazzjoni popolari ta 'din it-teknoloġija. Dan huwa tip ta 'stampar li juża kristalli pjeżoelettriċi biex jiġġenera vibrazzjoni ta' frekwenza għolja, li tintuża biex titfa 'qtar ta' linka fuq paġna.

L-iskoperta tal-piezoelectricity tmur lura għall-1880, meta l-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie skoprew l-effett. Minn dakinhar, l-effett pjeżoelettriku ġie sfruttat għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli. Il-piezoelectricity tintuża f'oġġetti ta 'kuljum bħal tagħmir tat-tisjir u tisħin tal-gass, torċi, lajters tas-sigaretti, u pickups f'kitarri amplifikati elettronikament u triggers f'tnabar elettroniċi moderni.

Piezoelectricity tintuża wkoll fir-riċerka xjentifika. Hija l-bażi għall-iskannjar tal-mikroskopji tas-sonda, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq skala ta 'atomi. Jintuża wkoll f'refletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku, li jibagħtu impulsi ultrasoniċi f'materjal u jkejlu r-riflessjonijiet biex jiskopru diskontinwitajiet u jsibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel.

L-iżvilupp ta 'apparat u materjali pjeżoelettriċi ġie mmexxi mill-ħtieġa għal prestazzjoni aħjar u proċessi ta' manifattura aktar faċli. Fl-Istati Uniti, l-iżvilupp tal-kristalli tal-kwarz għal użu kummerċjali kien fattur ewlieni fit-tkabbir tal-industrija pjeżoelettrika. B'kuntrast, il-manifatturi Ġappuniżi setgħu jaqsmu malajr l-informazzjoni u jiżviluppaw applikazzjonijiet ġodda, li wasslu għal tkabbir mgħaġġel fis-suq Ġappuniż.

Il-piezoelectricity irrevoluzzjonat il-mod kif nużaw l-enerġija, minn oġġetti ta’ kuljum bħal lajters għal riċerka xjentifika avvanzata. Hija teknoloġija versatili li ppermettietna nesploraw u niżviluppaw materjali u applikazzjonijiet ġodda, u se tkompli tkun parti importanti minn ħajjitna għas-snin li ġejjin.

Ġenerazzjoni ta 'Elettriku ta' Vultaġġ Għoli

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali solidi li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Il-kelma "piezoelectricity" hija derivata mill-kliem Grieg "piezein" li jfisser "għafas" jew "għafas" u "ēlektron" li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku. Piezoelectricity hija interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni.

L-effett pjeżoelettriku huwa proċess riversibbli; materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, il-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jbiddlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, fenomenu magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers, li jintuża fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

L-effett pjeżoelettriku jintuża f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, inkluża l-ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli. Materjali pjeżoelettriċi jintużaw fil-produzzjoni u s-sejbien tal-ħoss, fl-istampar bil-linka pjeżoelettrika, f'ġeneraturi tal-arloġġ, f'apparat elettroniku, f'microbalances, f'żennuni ultrasoniċi tas-sewqan, u f'assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini.

Piezoelectricity tintuża wkoll f'applikazzjonijiet ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, f'torċi, lajters tas-sigaretti, u materjali ta 'effett piroelettriku, li jiġġeneraw potenzjal elettriku b'rispons għal bidla fit-temperatura. Dan l-effett ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f'nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn René Haüy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku, għalkemm l-esperimenti tagħhom kienu inkonklussivi.

L-għarfien magħqud tal-piroelettriku u l-fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li tbassar l-imġieba tal-kristall. Dan intwera mill-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz urew ukoll pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Dan kien esaġerat ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies tal-effett pjeżoelettriku dirett.

L-aħwa Pierre u Jacques Curie komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa tad-deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fil-kristalli pjeżoelettriċi. Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, iżda kienet għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-piezoelectricity laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta 'Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), li ddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi bl-użu ta' analiżi tensor.

L-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi bdiet bl-iżvilupp tas-sonar matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jiskopri l-eku lura. Billi jarmu polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer u kejlu ż-żmien li tieħu biex tisma' l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, kienu kapaċi jikkalkulaw id-distanza tal-oġġett. Huma użaw il-pjeżoelettriku biex is-sonar ikun ta 'suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp u interess intens f'apparati pjeżoelettriċi matul l-għexieren ta' snin li ġejjin.

Ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali. L-apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'varjetà ta 'oqsma, bħal skrataċ fonografu taċ-ċeramika, li ssimplifikaw id-disinn tal-plejer u għamlu plejers tad-diski irħas u aktar preċiżi li kienu irħas biex jinżammu u eħfef biex jinbnew. L-iżvilupp ta 'transducers ultrasoniku ippermetta kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità ta' fluwidi u solidi, li jirriżulta f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali. Ir-rifletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku jibagħtu polz ultrasoniku f'materjal u jkejlu r-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel, u jtejbu s-sigurtà strutturali.

It-Tieni Gwerra Dinjija rat gruppi ta’ riċerka indipendenti fl-Istati Uniti, ir-Russja u l-Ġappun jiskopru klassi ġdida ta’ materjali sintetiċi msejħa fer.

Ġeneratur tal-Arloġġ

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Dan il-fenomenu ntuża biex jinħoloq numru ta 'applikazzjonijiet utli, inklużi ġeneraturi ta' arloġġi. Il-ġeneraturi tal-arloġġi huma apparati li jużaw il-pjeżoelettriku biex jiġġeneraw sinjali elettriċi b'ħin preċiż.

Il-ġeneraturi tal-arloġġ jintużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, bħal f'kompjuters, telekomunikazzjonijiet u sistemi tal-karozzi. Jintużaw ukoll f'apparat mediku, bħal pacemakers, biex jiżguraw ħin preċiż tas-sinjali elettriċi. Il-ġeneraturi tal-arloġġ jintużaw ukoll fl-awtomazzjoni industrijali u r-robotika, fejn iż-żmien preċiż huwa essenzjali.

L-effett pjeżoelettriku huwa bbażat fuq l-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni. Dan l-effett huwa riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku jistgħu wkoll jiġġeneraw tensjoni mekkanika meta jiġi applikat kamp elettriku. Dan huwa magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers u jintuża biex jipproduċi mewġ ultrasound.

Il-ġeneraturi tal-arloġġ jużaw dan l-effett pjeżoelettriku invers biex jiġġeneraw sinjali elettriċi b'ħin preċiż. Il-materjal pjeżoelettriku huwa deformat minn kamp elettriku, li jikkawża li jivvibra fi frekwenza speċifika. Din il-vibrazzjoni mbagħad tiġi kkonvertita f'sinjal elettriku, li jintuża biex jiġġenera sinjal ta 'ħin preċiż.

Il-ġeneraturi ta 'l-arloġġ jintużaw f'varjetà ta' applikazzjonijiet, minn apparat mediku għal awtomazzjoni industrijali. Huma affidabbli, preċiżi u faċli biex jintużaw, u jagħmluhom għażla popolari għal ħafna applikazzjonijiet. Il-piezoelectricity hija parti importanti mit-teknoloġija moderna, u l-ġeneraturi tal-arloġġi huma biss waħda mill-ħafna applikazzjonijiet ta 'dan il-fenomenu.

Apparat Elettroniku

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali solidi li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Dan il-fenomenu, magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku, jintuża f'varjetà ta 'apparati elettroniċi, minn pickups f'kitarri amplifikati elettronikament għal triggers f'tanbur elettroniċi moderni.

Piezoelectricity hija derivata mill-kliem Grieg πιέζειν (piezein) li jfisser "għafas" jew "għafas" u ἤλεκτρον (ēlektron) li jfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku. Materjali pjeżoelettriċi huma kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u proteini tad-DNA, li juru l-effett pjeżoelettriku.

L-effett pjeżoelettriku huwa interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, li jfisser li materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jbiddlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, fenomenu magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers, li jintuża fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

L-iskoperta tal-pjeżoelettriku hija kkreditata lill-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie, li wrew l-effett pjeżoelettriku dirett fl-1880. L-għarfien kombinat tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-effett piroelettriku, u l-abbiltà li jbassru l-imġieba tal-kristall intweriet bl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle.

Piezoelectricity intużat f'varjetà ta 'applikazzjonijiet ta' kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta 'xrar biex jaqbad il-gass f'tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u materjali ta' effett piroelettriku li jiġġeneraw potenzjal elettriku b'reazzjoni għal bidla fit-temperatura. Dan ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn René Haüy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. L-esperimenti kienu inkonklussivi, madankollu, sakemm il-vista ta 'kristall pjeżo fil-mużew tal-kumpens Curie fl-Iskozja wriet l-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Curie.

Il-piezoelectricity tintuża f'varjetà ta 'apparati elettroniċi, minn pickups f'kitarri amplifikati elettronikament għal triggers f'tnabar elettroniċi moderni. Jintuża wkoll fil-produzzjoni u l-iskoperta ta 'ħoss, stampar inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta' elettriku ta 'vultaġġ għoli, ġeneraturi ta' arloġġi, mikrobilanċi, żennuni ultrasoniċi tas-sewqan, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Il-piezoelectricity hija wkoll il-bażi għall-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi.

Mikrobilanċi

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali solidi li jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għall-istress mekkaniku applikat. Piezoelectricity hija derivata mill-kliem Grieg πιέζειν (piezein), li jfisser "għafas" jew "għafas", u ἤλεκτρον (ēlektron), li jfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

Piezoelectricity tintuża f'varjetà ta 'applikazzjonijiet ta' kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta 'xrar biex jaqbad il-gass għal tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. Jintuża wkoll fil-produzzjoni u l-iskoperta tal-ħoss, u fl-istampar bil-linka pjeżoelettrika.

Piezoelectricity tintuża wkoll biex tiġġenera elettriku b'vultaġġ għoli, u hija l-bażi ta 'ġeneraturi ta' arloġġi u apparat elettroniku bħal mikrobilanċi. Piezoelectricity tintuża wkoll biex issuq żennuni ultrasoniċi u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini.

L-iskoperta tal-pjeżoelettriku hija kkreditata lill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie fl-1880. L-aħwa Curie għaqqdu l-għarfien tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tagħhom tal-istrutturi tal-kristall sottostanti biex jagħtu lok għall-kunċett tal-pjeżoelettriku. Kienu kapaċi jbassru l-imġieba tal-kristall u wrew l-effett fi kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle.

L-effett pjeżoelettriku ġie sfruttat għal applikazzjonijiet utli, inkluża l-produzzjoni u l-iskoperta tal-ħoss. L-iżvilupp tas-sonar matul l-Ewwel Gwerra Dinjija kien avvanz kbir fl-użu tal-pjeżoelettriku. Wara t-Tieni Gwerra Dinjija, gruppi ta 'riċerka indipendenti fl-Istati Uniti, ir-Russja u l-Ġappun skoprew klassi ġdida ta' materjali sintetiċi msejħa ferroelettriċi, li wrew kostanti pjeżoelettriċi sa għaxar darbiet ogħla minn materjali naturali.

Dan wassal għal riċerka u żvilupp intens ta 'titanat tal-barju u aktar tard materjali ta' titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, li kellhom proprjetajiet speċifiċi għal applikazzjonijiet partikolari. Eżempju sinifikanti tal-użu ta 'kristalli pjeżoelettriċi ġie żviluppat fil-Laboratorji tat-Telefon Bell wara t-Tieni Gwerra Dinjija.

Frederick R. Lack, li jaħdem fid-dipartiment tal-inġinerija tat-telefonija bir-radju, żviluppa kristall maqtugħ li kien jaħdem fuq firxa wiesgħa ta 'temperaturi. Il-kristall ta 'nuqqas ma kellux bżonn l-aċċessorji tqal ta' kristalli preċedenti, li jiffaċilita l-użu tiegħu fl-ajruplani. Dan l-iżvilupp ippermetta lill-forzi tal-ajru Alleati jidħlu f'attakki tal-massa kkoordinati bl-użu tar-radju tal-avjazzjoni.

L-iżvilupp ta 'apparat u materjali pjeżoelettriċi fl-Istati Uniti żamm diversi kumpaniji fin-negozju, u l-iżvilupp tal-kristalli tal-kwarz ġie sfruttat kummerċjalment. Materjali pjeżoelettriċi minn dak iż-żmien intużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, inklużi immaġini mediċi, tindif ultrasoniku, u aktar.

Drive Ultrasoniku Żennuna

Il-piezoelectricity hija l-ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija reazzjoni għall-istress mekkaniku applikat u hija derivata mill-kliem Grieg 'piezein', li jfisser 'għafas' jew 'agħfas', u 'elektron', li tfisser 'ambra', sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku huwa interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, jiġifieri materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempju ta 'dan huwa kristalli ta' titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, meta jiġi applikat kamp elettriku estern, il-kristalli jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom, li jirriżulta fl-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie skoprew il-piezoelectricity fl-1880 u minn dakinhar ġiet sfruttata għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, inkluż il-produzzjoni u l-iskoperta tal-ħoss. Il-piezoelectricity issib ukoll użi ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar.

L-effett piroelettriku, li huwa l-materjal li jiġġenera potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus, Franz Aepinus, u f’nofs is-seklu 18 tfassal għarfien minn René Haüy u Antoine César Becquerel li poġġew ir-relazzjoni bejn l-istress mekkaniku u ċarġ elettriku. Esperimenti biex jipprovaw dan kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-Curie Compensator fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie. Il-kombinazzjoni tal-għarfien tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għat-tbassir tal-piroelettriku u ppermettilhom ibassru l-imġieba tal-kristall. Dan intwera bl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetrahydrate u l-kwarz tat-tartrat tas-sodju u tal-potassju wrew ukoll pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Dan kien esaġerat ħafna mill-Curies biex ibassru l-effett pjeżoelettriku kuntrarju, li kien matematikament dedott minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, iżda kienet għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie fix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu strutturi tal-kristall li juru pjeżoelettriku. Dan laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni tal-Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) ta' Woldemar Voigt, li ddeskriviet il-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi permezz ta' analiżi tat-tensor.

L-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi bdiet bis-sonar, li ġie żviluppat matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa ma 'pjanċi tal-azzar, imsejħa idrofonu, biex tiskopri l-eku lura wara li joħroġ polz ta' frekwenza għolja. Billi jkejlu l-ħin li tieħu biex tisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, jistgħu jikkalkulaw id-distanza tal-oġġett. Dan l-użu tal-piezoelectricity fis-sonar kien suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp intens u interess f'apparat pjeżoelettriku għal għexieren ta 'snin.

Ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali, u apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'oqsma bħal skrataċ fonografu taċ-ċeramika, li ssimplifikaw id-disinn tal-plejers u għamlu plejers tad-diski irħas u aktar preċiżi li kienu irħas biex jinżammu u eħfef biex jinbnew. . L-iżvilupp ta 'transducers ultrasoniku ippermetta kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità ta' fluwidi u solidi, li jirriżulta f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali. Rifletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku jibagħtu polz ultrasoniku minn materjal u jkejlu r-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel

Assemblaġġi Ottiċi Ultrafine Iffukar

Piezoelectricity hija l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jakkumulaw ċarġ elettriku meta jkunu soġġetti għal stress mekkaniku. Hija interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati elettriċi u mekkaniċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Il-pjeżoelettriku huwa proċess riversibbli, jiġifieri materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat.

Piezoelectricity intużat f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta tal-ħoss, u l-ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli. Piezoelectricity tintuża wkoll fl-istampar inkjet, ġeneraturi tal-arloġġ, apparat elettroniku, mikrobilanċi, żennuni ultrasoniċi tas-sewqan, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini.

Il-piezoelectricity ġiet skoperta fl-1880 mill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie. L-effett pjeżoelettriku huwa sfruttat f'applikazzjonijiet utli, bħall-produzzjoni u l-iskoperta tal-ħoss, u l-ġenerazzjoni ta 'elettriku b'vultaġġ għoli. Jintuża wkoll stampar bil-linka pjeżoelettrika, kif ukoll ġeneraturi tal-arloġġ, apparat elettroniku, mikrobilanċi, żennuni ultrasoniċi tas-sewqan, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini.

Il-pjeżoelettriku sab ruħu f'użi ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass għal tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u materjali ta 'effett piroelettriku li jiġġeneraw potenzjal elettriku b'reazzjoni għal bidla fit-temperatura. Dan l-effett ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn René Haüy u Antoine César Becquerel li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. L-esperimenti kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-Curie Compensator fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie. Flimkien mal-għarfien tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tagħhom tal-istrutturi tal-kristall sottostanti, taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li jbassru l-imġieba tal-kristall. Dan intwera fl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle.

It-tetraidrat tat-tartrat tas-sodju u tal-potassju, u l-kwarz u l-melħ ta 'Rochelle urew pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta deformat, għalkemm il-bidla fil-forma kienet esaġerata ħafna. Il-Curies bassru l-effett pjeżoelettriku maqlub, u l-effett kuntrarju ġie dedott matematikament minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881. Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett maqlub, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa tal-elettro- deformazzjonijiet elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi.

Għal għexieren ta’ snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt. Dan iddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriċi u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi bl-użu ta 'analiżi tat-tensor għall-applikazzjoni prattika ta' apparati pjeżoelettriċi.

L-iżvilupp tas-sonar kien proġett ta 'suċċess li ħoloq żvilupp u interess intens f'apparat pjeżoelettriku. Deċennji wara, ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali. L-apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'varjetà ta 'oqsma, bħal skrataċ fonografu taċ-ċeramika, li ssimplifikaw id-disinn tal-plejers u għamlu l-plejers tad-diski irħas u aktar faċli biex jinżammu u jinbnew. L-iżvilupp ta 'transducers ultrasoniċi ppermetta l-kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità ta' fluwidi u solidi, li jirriżulta f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali. Ir-rifletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku jibagħtu polz ultrasoniku f'materjal u jkejlu r-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel, u jtejbu s-sigurtà strutturali.

Il-bidu tal-qasam tal-interessi tal-pjeżoelettriku ġew żgurati bil-privattivi profittabbli ta 'materjali ġodda żviluppati minn kristalli tal-kwarz, li ġew sfruttati kummerċjalment bħala materjal pjeżoelettriku. Ix-xjentisti fittxew materjali ta 'prestazzjoni ogħla, u minkejja l-avvanzi fil-materjali u l-maturazzjoni tal-proċessi tal-manifattura, is-suq tal-Istati Uniti ma kiberx malajr. B'kuntrast, il-manifatturi Ġappuniżi qasmu informazzjoni malajr u applikazzjonijiet ġodda għat-tkabbir fl-industrija pjeżoelettrika tal-Istati Uniti sofrew b'kuntrast mal-manifatturi Ġappuniżi.

Muturi pjeżoelettriċi

F'din it-taqsima, ser inkun qed nitkellem dwar kif il-piezoelectricity tintuża fit-teknoloġija moderna. Minn mikroskopji ta 'sonda ta' skannjar li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala ta 'atomi għal pickups għal kitarri amplifikati elettronikament u triggers għal drums elettroniċi moderni, il-piezoelectricity saret parti integrali minn ħafna apparati. Ser nesplora l-istorja tal-piezoelectricity u kif intużat f'varjetà ta 'applikazzjonijiet.

Formoli Bażi ta 'Scanning Probe Microscopes

Il-piezoelectricity hija ċ-ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija r-rispons għall-istress mekkaniku applikat, u l-kelma piezoelectricity ġejja mill-kelma Griega πιέζειν (piezein) li tfisser "għafas" jew "għafas" u ἤλεκτρον (ēlektron) li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

Muturi pjeżoelettriċi huma apparati li jużaw l-effett pjeżoelettriku biex jiġġeneraw moviment. Dan l-effett huwa l-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, li jfisser li materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'materjali li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista' jitkejjel huma kristalli ta 'titanat taż-żirkonat taċ-ċomb.

L-effett pjeżoelettriku huwa sfruttat f'applikazzjonijiet utli, bħall-produzzjoni u s-sejbien ta 'ħoss, stampar b'inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ, u apparat elettroniku bħal microbalances u żennuni ultrasoniċi tas-sewqan għal assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi.

Il-piezoelectricity ġiet skoperta fl-1880 mill-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie. Il-veduta ta 'kristall pjeżo u l-kumpens Curie tista' tidher fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja, li hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie.

Il-kombinazzjoni tal-għarfien tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tagħhom tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku, li ppermettiethom ibassru l-imġieba tal-kristall. Dan intwera mill-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tas-sodju u tal-potassju, u l-kwarz u l-melħ ta 'Rochelle urew pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat, għalkemm dan kien esaġerat ħafna mill-Curies.

Bassru wkoll l-effett pjeżoelettriku maqlub, u dan kien matematikament dedott minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881. Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza ta 'l-effett maqlub, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta' elettro-elasto- deformazzjonijiet mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi.

Għal għexieren ta’ snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li esibiti pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta 'Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics), li ddeskriva l-klassijiet tal-kristall naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi u l-analiżi tat-tensor.

Dan wassal għall-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi, bħal sonar, li ġie żviluppat matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Dan id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jikxef l-eku lura wara li joħroġ polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer. Billi tkejjel il-ħin li tieħu biex tisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, setgħu jikkalkulaw id-distanza tal-oġġett. Huma użaw il-piezoelectricity biex jagħmlu dan is-sonar suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp intens u interess f'apparat pjeżoelettriku għal għexieren ta 'snin.

Ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali, u apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'ħafna oqsma, bħal skrataċ fonografu taċ-ċeramika, li ssimplifikaw id-disinn tal-plejers u għamlu plejers tad-diski irħas u aktar preċiżi li kienu irħas biex jinżammu u eħfef. tibni. L-iżvilupp ta 'transducers ultrasoniku ippermetta kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità ta' fluwidi u solidi, li jirriżulta f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali. Ir-rifletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku jibagħtu polz ultrasoniku f'materjal u jkejlu r-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel, u jtejbu s-sigurtà strutturali.

Matul it-Tieni Gwerra Dinjija, gruppi ta 'riċerka indipendenti fl-Istati Uniti

Isolvu Stampi fuq Skala ta 'Atomi

Il-piezoelectricity hija l-ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija reazzjoni għall-istress mekkaniku applikat u hija derivata mill-kelma Griega 'piezein', li tfisser li tagħfas jew tagħfas. L-effett pjeżoelettriku jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni.

Il-pjeżoelettriku huwa proċess riversibbli, u materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempji ta 'dan jinkludu kristalli ta' titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, li huwa magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers u jintuża fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie skoprew il-pjeżoelettriku fl-1880. L-effett pjeżoelettriku ġie sfruttat għal varjetà ta’ applikazzjonijiet utli, inkluża l-produzzjoni u l-iskoperta ta’ ħoss, stampar pjeżoelettriku b’inkjet, il-ġenerazzjoni ta’ elettriku b’vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ u apparat elettroniku bħal mikrobilanċi u żennuni ultrasoniku tas-sewqan. Jifforma wkoll il-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi.

Il-piezoelectricity tintuża wkoll f'applikazzjonijiet ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, li huwa materjal li jiġġenera potenzjal elettriku bi tweġiba għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f'nofs is-seklu 18. Billi bbażaw fuq l-għarfien ta 'René Haüy u Antoine César Becquerel, huma poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku, iżda l-esperimenti tagħhom kienu inkonklussivi.

Il-viżitaturi tal-Mużew Hunterian fi Glasgow jistgħu jaraw kumpensatur Curie tal-kristall pjeżo, turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie. Flimkien mal-għarfien tagħhom tal-piroelettriku u l-fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti, taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li jbassru l-imġieba tal-kristall. Dan intwera mill-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tas-sodju u tal-potassju, u l-kwarz u l-melħ ta 'Rochelle urew pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku jiġġenera vultaġġ meta jiġi deformat, għalkemm il-bidla fil-forma hija esaġerata ħafna. Il-Curies setgħu jbassru l-effett pjeżoelettriku kuntrarju, u l-effett kuntrarju ġie dedott matematikament minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, iżda kienet għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li juru l-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt.

Pickups Kitarri Amplifikati Elettronikament

Muturi pjeżoelettriċi huma muturi elettriċi li jużaw l-effett pjeżoelettriku biex jikkonvertu l-enerġija elettrika f'enerġija mekkanika. L-effett pjeżoelettriku huwa l-abbiltà ta 'ċerti materjali li jiġġeneraw ċarġ elettriku meta jkunu soġġetti għal stress mekkaniku. Muturi pjeżoelettriċi jintużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, mill-enerġija ta' apparati żgħar bħal arloġġi u arloġġi għal magni akbar bħal robots u tagħmir mediku.

Muturi pjeżoelettriċi huma wżati f'kitarri amplifikati elettronikament. Dawn il-pickups jużaw l-effett pjeżoelettriku biex jikkonvertu l-vibrazzjonijiet tal-kordi tal-kitarra f'sinjal elettriku. Dan is-sinjal imbagħad jiġi amplifikat u mibgħut lil amplifikatur, li jipproduċi l-ħoss tal-kitarra. Pickups pjeżoelettriċi jintużaw ukoll fi tnabar elettroniċi moderni, fejn jintużaw biex jiskopru l-vibrazzjonijiet tal-irjus tad-drum u jikkonvertuhom f'sinjal elettriku.

Muturi pjeżoelettriċi jintużaw ukoll fil-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jużaw l-effett pjeżoelettriku biex imexxu sonda ċkejkna fuq wiċċ. Dan jippermetti lill-mikroskopju biex isolvi immaġini fuq l-iskala ta 'atomi. Muturi pjeżoelettriċi jintużaw ukoll fi printers inkjet, fejn jintużaw biex iċċaqilqu r-ras tal-istampar 'il quddiem u 'l quddiem madwar il-paġna.

Muturi pjeżoelettriċi jintużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet oħra, inklużi tagħmir mediku, komponenti tal-karozzi, u elettronika għall-konsumatur. Jintużaw ukoll f'applikazzjonijiet industrijali, bħal fil-produzzjoni ta 'partijiet ta' preċiżjoni u fl-assemblaġġ ta 'komponenti kumplessi. L-effett pjeżoelettriku jintuża wkoll fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound, li jintużaw fl-immaġini mediċi u fl-iskoperta ta' difetti fil-materjali.

B'mod ġenerali, il-muturi pjeżoelettriċi jintużaw f'firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet, mill-qawwa ta' apparati żgħar għal magni akbar. Jintużaw f'kitarri amplifikati b'mod elettroniku pickups, drums elettroniċi moderni, mikroskopji ta' sonda tal-iskannjar, printers inkjet, tagħmir mediku, komponenti tal-karozzi, u elettronika għall-konsumatur. L-effett pjeżoelettriku jintuża wkoll fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound u fl-iskoperta ta' difetti fil-materjali.

Jqajjem Drums Elettroniċi Moderni

Il-piezoelectricity hija l-ċarġ elettriku li jakkumula f'ċerti materjali solidi bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija r-rispons ta 'dawn il-materjali għall-istress mekkaniku applikat. Il-kelma piezoelectricity hija derivata mill-kelma Griega "piezein", li tfisser "għafas jew tagħfas", u l-kelma "elektron", li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

Muturi pjeżoelettriċi huma apparati li jużaw l-effett pjeżoelettriku biex jiġġeneraw moviment. Dan l-effett jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Huwa proċess riversibbli, jiġifieri materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Eżempju ta 'dan huwa kristalli ta' titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, li jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, meta jiġi applikat kamp elettriku estern, il-kristalli jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom, u jipproduċu mewġ ultrasound.

Muturi pjeżoelettriċi jintużaw f'varjetà ta 'applikazzjonijiet ta' kuljum, bħal:

• Jiġġeneraw xrar biex jaqbad il-gass fl-apparat tat-tisjir u tat-tisħin
• Torċi, lajters tas-sigaretti, u materjali ta 'effett piroelettriku
• Jiġġeneraw potenzjal elettriku b'reazzjoni għall-bidla fit-temperatura
• Produzzjoni u skoperta tal-ħoss
• Stampar bil-linka pjeżoelettrika
• Ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli
• Ġeneratur tal-arloġġ u apparat elettroniku
• Mikrobilanċi
• Issuq żennuni ultrasoniċi u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini
• Jifforma l-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar
• Issolvi immaġini fuq l-iskala ta 'atomi
• Pickups kitarri amplifikati elettronikament
• Tqajjem drums elettroniċi moderni.

Immudellar elettromekkaniku ta 'Transducers Pjeżoelettriċi

F'din it-taqsima, ser inkun qed nesplora l-immudellar elettromekkaniku ta 'transducers pjeżoelettriċi. Ser inħares lejn l-istorja tal-iskoperta tal-pjeżoelettriku, l-esperimenti li wrew l-eżistenza tagħha, u l-iżvilupp ta 'apparat u materjali pjeżoelettriċi. Ser inkun qed niddiskuti wkoll il-kontribuzzjonijiet tal-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie, Carl Linnaeus u Franz Aepinus, Rene Hauy u Antoine Cesar Becquerel, Gabriel Lippmann, u Woldemar Voigt.

Il-Fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie

Il-pjeżoelettriku huwa fenomenu elettromekkaniku fejn il-ċarġ elettriku jakkumula f'ċerti materjali solidi bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Din it-tariffa hija ġġenerata b'reazzjoni għal stress mekkaniku applikat. Il-kelma 'piezoelectricity' hija derivata mill-kelma Griega 'piezein', li tfisser 'għafsa jew tagħfas', u 'elektron', li tfisser 'ambra', sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta minn interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali b'simetrija ta 'inverżjoni. Dan l-effett huwa riversibbli, li jfisser li materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, fejn il-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku hija prodotta b'reazzjoni għal kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, meta jiġi applikat kamp elettriku estern, il-kristalli jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom, u jipproduċu mewġ ultrasound fil-proċess magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers.

Fl-1880, il-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie skoprew l-effett pjeżoelettriku u minn dakinhar ġie sfruttat għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, inkluż il-produzzjoni u l-iskoperta ta' ħoss, stampar b'inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta 'elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ u elettroniċi. apparati bħal microbalances u żennuni ultrasoniċi tas-sewqan għal assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi għall-iskannjar tal-mikroskopji tas-sonda, li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament u triggers għal drums elettroniċi moderni.

Il-piezoelectricity issib ukoll użi ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, fejn materjal jiġġenera potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq l-għarfien ta’ René Hauy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku, għalkemm l-esperimenti tagħhom kienu inkonklussivi.

Billi għaqqad l-għarfien tagħhom tal-piroelettriku ma 'fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti, il-Curies setgħu jagħtu lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u jbassru l-imġiba tal-kristalli. Dan intwera fl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz urew ukoll pjeżoelettriku. Disk pjeżoelettriku jiġġenera vultaġġ meta jiġi deformat, għalkemm dan huwa esaġerat ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies. Kienu wkoll kapaċi jbassru l-effett pjeżoelettriku kuntrarju u matematikament jiddeduċih minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Fl-għexieren ta’ snin ta’ wara, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li esebiw il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta' 'Lehrbuch der Kristallphysik' (Ktieb ta' Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta' Woldemar Voigt.

Esperimenti ppruvati inkonklussivi

Il-pjeżoelettriku huwa fenomenu elettromekkaniku li fih il-ċarġ elettriku jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Hija r-rispons għall-istress mekkaniku applikat, u l-kelma "piezoelectricity" hija derivata mill-kliem Grieg "piezein", li jfisser "għafas jew tagħfas", u "ēlektron", li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta mill-interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Huwa proċess riversibbli; materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jbiddlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers, li jintuża fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie skoprew l-pjeżoelettriku fl-1880. Minn dakinhar ġie sfruttat għal varjetà ta’ applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta’ ħoss, stampar pjeżoelettriku b’inkjet, il-ġenerazzjoni ta’ elettriku b’vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ, u apparat elettroniku bħal mikrobilanċi. , issuq żennuni ultrasoniċi, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament, u jqanqal għal drums elettroniċi moderni.

Il-pjeżoelettriku ssib użu ta 'kuljum fil-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, li fih materjal jiġġenera potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq l-għarfien ta’ René Hauy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni. bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. L-esperimenti kienu inkonklussivi.

L-għarfien magħqud tal-piroelettriku u l-fehim tal-istrutturi tal-kristalli sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li tbassar l-imġiba tal-kristalli. Dan intwera fl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz urew ukoll pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Dan kien esaġerat ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies tal-effett pjeżoelettriku dirett.

L-aħwa Pierre u Jacques Curie bassru l-effett pjeżoelettriku maqlub, u l-effett maqlub kien matematikament dedott minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881. Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett maqlub, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tal-kompleti. riversibbiltà ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi.

Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, iżda kienet għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt. Dan iddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi bl-użu ta 'analiżi tat-tensor. Din kienet l-ewwel applikazzjoni prattika ta 'transducers pjeżoelettriċi, u s-sonar ġie żviluppat matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku.

Carl Linnaeus u Franz Aepinus

Il-pjeżoelettriku huwa fenomenu elettromekkaniku li fih il-ċarġ elettriku jakkumula f'ċerti materjali solidi bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Din it-tariffa hija ġġenerata b'reazzjoni għall-istress mekkaniku applikat. Il-kelma pjeżoelettriku ġejja mill-kliem Grieg πιέζειν (piezein) li jfisser "għafas jew tagħfas" u ἤλεκτρον (ēlektron) li jfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta minn interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Dan l-effett huwa riversibbli, jiġifieri materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li huwa l-ġenerazzjoni interna ta 'tensjoni mekkanika li tirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jbiddlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, li huwa magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers u jintuża fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Fl-1880, il-fiżiċi Franċiżi Jacques u Pierre Curie skoprew l-effett pjeżoelettriku u minn dakinhar ġie sfruttat għal ħafna applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta 'ħoss, stampar b'inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta' elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ, apparat elettroniku, mikrobilanċi. , issuq żennuni ultrasoniċi, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi għall-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jintużaw biex isolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament u triggers għal drums elettroniċi moderni.

Il-pjeżoelettriku jinstab ukoll f'użi ta 'kuljum, bħall-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'tagħmir tat-tisjir u tat-tisħin, torċi, lajters tas-sigaretti, u l-effett piroelettriku, li huwa meta materjal jiġġenera potenzjal elettriku b'reazzjoni għal bidla fit-temperatura. Dan l-effett ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f'nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn René Hauy u Antoine César Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku, għalkemm l-esperimenti tagħhom kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-kumpensatur Curie fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie. Il-kombinazzjoni tal-għarfien tagħhom tal-piroelettriku ma 'fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku u l-abbiltà li tbassar l-imġiba tal-kristall. Dan intwera mill-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz mill-melħ ta 'Rochelle urew pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku jiġġenera vultaġġ meta jiġi deformat, għalkemm dan huwa esaġerat ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies.

It-tbassir tal-effett pjeżoelettriku kuntrarju u t-tnaqqis matematiku tiegħu minn prinċipji termodinamiċi fundamentali sar minn Gabriel Lippmann fl-1881. Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa tal-elettro-elasto- deformazzjonijiet mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Għal deċennji, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie, li użawha biex jesploraw u jiddefinixxu strutturi tal-kristall li juru pjeżoelettriku. Dan laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta 'Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta' Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta' Woldemar Voigt, li ddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi bl-użu ta 'analiżi tensor.

Din l-applikazzjoni prattika ta 'transducers pjeżoelettriċi wasslet għall-iżvilupp ta' sonar matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta 'sottomarin ultrasoniku. Id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli irqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jikxef l-eku rritornat wara li joħroġ polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer. Billi tkejjel il-ħin li tieħu biex tisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, huma setgħu jikkalkulaw id-distanza tal-oġġett. Huma użaw il-pjeżoelettriku biex jagħmlu dan is-sonar suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp u interess intens fl-apparati pjeżoelettriċi

Rene Hauy u Antoine Cesar Becquerel

Il-pjeżoelettriku huwa fenomenu elettromekkaniku li jseħħ meta ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA, jakkumulaw ċarġ elettriku bi tweġiba għal stress mekkaniku applikat. Piezoelectricity hija derivata mill-kelma Griega 'piezein', li tfisser 'għafas jew tagħfas', u 'elektron', li tfisser 'ambra', sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta minn interazzjoni elettromekkanika lineari bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali kristallini b'simetrija ta 'inverżjoni. Dan l-effett huwa riversibbli, li jfisser li materjali li juru l-effett pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, jew ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku li jirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jibdlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, li jirriżulta fl-effett pjeżoelettriku invers u l-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie skoprew l-effett pjeżoelettriku fl-1880. Dan l-effett ġie sfruttat għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta' ħoss, stampar pjeżoelettriku inkjet, il-ġenerazzjoni ta 'elettriku b'vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ u apparat elettroniku. bħal microbalances, żennuni ultrasoniku tas-sewqan, u assemblaġġi ottiċi li jiffokaw ultrafini. Jifforma wkoll il-bażi ta 'mikroskopji ta' sonda tal-iskannjar, li jistgħu jsolvu immaġini fuq skala ta 'atomi. Piezoelectricity tintuża wkoll f'pickups għal kitarri amplifikati elettronikament, u jqanqal għal drums elettroniċi moderni.

L-effett pjeżoelettriku ġie studjat għall-ewwel darba minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f'nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn Rene Hauy u Antoine Cesar Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. Madankollu, l-esperimenti wrew li ma kinux konklużivi. Flimkien ma 'għarfien tal-piroelettriku, u l-fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti, dan ta lok għall-previżjoni tal-piroelettriku, u l-abbiltà li tbassar l-imġieba tal-kristall. Dan intwera fl-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle. It-tetraidrat tat-tartrat tal-potassju tas-sodju u l-kwarz urew ukoll pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Dan l-effett kien esaġerat ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies fil-Mużew tal-Iskozja, li wriet l-effett pjeżoelettriku dirett.

L-aħwa Pierre u Jacques Curie komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa tad-deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fil-kristalli pjeżoelettriċi. Għal għexieren ta 'snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Dan ix-xogħol esplora u ddefinixxa l-istrutturi tal-kristall li juru l-pjeżoelettriku, u laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta' Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta' Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta' Woldemar Voigt.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett maqlub, u kompla biex jiddeduċi matematikament il-prinċipji termodinamiċi fundamentali tal-effett maqlub. Dan sar minn Gabriel Lippmann fl-1881. Il-piezoelectricity imbagħad intużat biex tiżviluppa sonar matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta 'sottomarin ultrasoniku. Dan id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jiskopri l-eku lura. Billi jarmu polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer u jkejlu l-ħin li tieħu biex tisma' l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, jistgħu jikkalkulaw id-distanza għall-oġġett.

L-użu ta 'kristalli pjeżoelettriċi ġie żviluppat aktar minn Bell Telephone Laboratories wara t-Tieni Gwerra Dinjija. Frederick R. Lack, li jaħdem fid-dipartiment tal-inġinerija tat-telefonija bir-radju, żviluppa kristall maqtugħ li jista 'jopera fuq firxa wiesgħa ta' temperaturi. Il-kristall ta 'nuqqas ma kellux bżonn l-aċċessorji tqal ta' kristalli preċedenti, li jiffaċilita l-użu tiegħu fl-ajruplani. Dan l-iżvilupp ippermetta lill-forzi tal-ajru Alleati jidħlu f'attakki koordinati tal-massa, bl-użu tar-radju tal-avjazzjoni. L-iżvilupp ta 'apparat u materjali pjeżoelettriċi fl-Istati Uniti żamm kumpaniji fl-iżvilupp tal-bidu tal-gwerra fil-qasam, u interessi fl-iżgurar ta' privattivi profittabbli għal materjali ġodda żviluppati. Il-kristalli tal-kwarz ġew sfruttati kummerċjalment bħala materjal pjeżoelettriku, u x-xjentisti fittxew materjali ta 'prestazzjoni ogħla. Minkejja l-avvanzi fil-materjali u l-maturazzjoni tal-proċessi tal-manifattura, l-Istati Uniti

Gabriel Lippmann

Il-pjeżoelettriku huwa fenomenu elettromekkaniku li fih il-ċarġ elettriku jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Huwa r-riżultat ta 'interazzjoni bejn stati mekkaniċi u elettriċi f'materjali b'simetrija ta' inverżjoni. Il-piezoelectricity ġiet skoperta għall-ewwel darba mill-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie fl-1880.

Il-pjeżoelettriku ġie sfruttat għal varjetà ta 'applikazzjonijiet utli, inklużi l-produzzjoni u l-iskoperta ta' ħoss, stampar b'inkjet pjeżoelettriku, u l-ġenerazzjoni ta 'elettriku b'vultaġġ għoli. Piezoelectricity hija derivata mill-kliem Grieg πιέζειν (piezein) li jfisser "għafas jew tagħfas" u ἤλεκτρον (ēlektron) li jfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku huwa riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll l-effett pjeżoelettriku invers, li fih il-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku tirriżulta mill-applikazzjoni ta' kamp elettriku. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jbiddlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, proċess magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers. Dan il-proċess jista 'jintuża biex jipproduċi mewġ ultrasound.

L-effett pjeżoelettriku ġie studjat minn nofs is-seklu 18, meta Carl Linnaeus u Franz Aepinus, billi bbażaw fuq l-għarfien ta 'René Hauy u Antoine César Becquerel, poġġew relazzjoni bejn stress mekkaniku u ċarġ elettriku. Madankollu, l-esperimenti wrew li ma kinux konklużivi. Kien biss l-għarfien magħqud tal-piroelettriku u l-fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għall-previżjoni tal-piroelettriku li r-riċerkaturi setgħu jbassru l-imġieba tal-kristall. Dan intwera mill-effett ta 'kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli, u melħ Rochelle.

Gabriel Lippmann, fl-1881, matematikament iddeduċiet il-prinċipji termodinamiċi fundamentali tal-effett pjeżoelettriku maqlub. Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi.

Għal għexieren ta’ snin, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre u Marie Curie. Ix-xogħol tagħhom biex jesploraw u jiddefinixxu l-istrutturi tal-kristall li wrew il-pjeżoelettriku laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta’ Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta’ Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta’ Woldemar Voigt. Dan iddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi b'analiżi tat-tensor.

L-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi bdiet bl-iżvilupp tas-sonar matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Dan id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jiskopri l-eku lura. Billi jarmu polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer u kejlu ż-żmien li tieħu biex tisma' l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, kienu kapaċi jikkalkulaw id-distanza għall-oġġett. Dan l-użu tal-pjeżoelettriku għas-sonar kien suċċess, u l-proġett ħoloq interess intens ta 'żvilupp f'apparati pjeżoelettriċi. Matul id-deċennji, ġew esplorati u żviluppati materjali pjeżoelettriċi ġodda u applikazzjonijiet ġodda għal dawn il-materjali. Apparati pjeżoelettriċi sabu djar f'varjetà ta 'oqsma, minn skrataċ fonografu taċ-ċeramika li ssimplifikaw id-disinn tal-plejers u għamlu plejers tad-diski irħas u preċiżi irħas biex jinżammu u aktar faċli biex jinbnew, għall-iżvilupp ta' transducers ultrasoniċi li ppermettew kejl faċli tal-viskożità u l-elastiċità tal-fluwidi u solidi, li jirriżultaw f'avvanzi kbar fir-riċerka tal-materjali. Ir-rifletometri tad-dominju tal-ħin ultrasoniku jibagħtu polz ultrasoniku f'materjal u jkejlu r-riflessjonijiet u l-iskontinwitajiet biex isibu difetti ġewwa oġġetti tal-metall fondut u tal-ġebel, u jtejbu s-sigurtà strutturali.

Wara t-Tieni Gwerra Dinjija, gruppi ta 'riċerka indipendenti fl-Istati Uniti, ir-Russja u l-Ġappun skoprew klassi ġdida ta' materjali sintetiċi msejħa ferroelettriċi li wrew kostanti pjeżoelettriċi sa għaxar darbiet ogħla minn materjali naturali. Dan wassal għal riċerka intensa biex tiżviluppa titanat tal-barju, u aktar tard titanat taż-żirkonat taċ-ċomb, materjali bi proprjetajiet speċifiċi għal applikazzjonijiet partikolari. Ġie żviluppat eżempju sinifikanti tal-użu ta 'kristalli pjeżoelettriċi

Woldemar Voigt

Il-pjeżoelettriku huwa fenomenu elettromekkaniku li fih il-ċarġ elettriku jakkumula f'ċerti materjali solidi, bħal kristalli, ċeramika, u materja bijoloġika bħall-għadam u d-DNA. Din it-tariffa hija ġġenerata b'reazzjoni għal stress mekkaniku applikat. Il-kelma piezoelectricity hija derivata mill-kelma Griega "piezein", li tfisser "għafas jew tagħfas", u "elektron", li tfisser "ambra", sors antik ta 'ċarġ elettriku.

L-effett pjeżoelettriku jirriżulta minn interazzjoni elettromekkanika lineari bejn l-istati mekkaniċi u elettriċi ta 'materjali kristallini b'simetrija ta' inverżjoni. Dan l-effett huwa riversibbli, li jfisser li materjali li juru pjeżoelettriku juru wkoll effett pjeżoelettriku invers, fejn il-ġenerazzjoni interna ta 'strain mekkaniku tirriżulta minn kamp elettriku applikat. Pereżempju, il-kristalli tat-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb jiġġeneraw pjeżoelettriku li jista 'jitkejjel meta l-istruttura statika tagħhom tkun deformata mid-dimensjoni oriġinali tagħha. Bil-maqlub, il-kristalli jistgħu jbiddlu d-dimensjoni statika tagħhom meta jiġi applikat kamp elettriku estern, fenomenu magħruf bħala l-effett pjeżoelettriku invers, li jintuża fil-produzzjoni ta 'mewġ ultrasound.

Il-fiżiċi Franċiżi Pierre u Jacques Curie skoprew il-pjeżoelettriku fl-1880. L-effett pjeżoelettriku minn dakinhar ġie sfruttat għal varjetà ta’ applikazzjonijiet utli, inkluż il-produzzjoni u l-iskoperta ta’ ħoss, stampar b’inkjet pjeżoelettriku, il-ġenerazzjoni ta’ elettriku b’vultaġġ għoli, ġeneraturi tal-arloġġ u apparat elettroniku. bħal microbalances u żennuni ultrasoniku tas-sewqan għall-iffukar ultrafin ta 'assemblaġġi ottiċi. Jifforma wkoll il-bażi tal-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar, li jistgħu jsolvu immaġini fuq l-iskala tal-atomi. Barra minn hekk, pickups f'kitarri amplifikati elettronikament u triggers fi tnabar elettroniċi moderni jużaw l-effett pjeżoelettriku.

Il-pjeżoelettriku ssib ukoll użu ta 'kuljum fil-ġenerazzjoni ta' xrar biex jaqbad il-gass f'apparat tat-tisjir u tat-tisħin, f'torċi, lajters tas-sigaretti, u aktar. L-effett piroelettriku, fejn materjal jiġġenera potenzjal elettriku b’reazzjoni għal bidla fit-temperatura, ġie studjat minn Carl Linnaeus u Franz Aepinus f’nofs is-seklu 18, billi bbażat fuq għarfien minn Rene Hauy u Antoine Cesar Becquerel, li poġġew relazzjoni bejn mekkaniċi. stress u ċarġ elettriku. Esperimenti biex jipprovaw din ir-relazzjoni kienu inkonklussivi.

Il-veduta ta 'kristall pjeżo fil-kumpensatur Curie fil-Mużew Hunterian fl-Iskozja hija turija tal-effett pjeżoelettriku dirett mill-aħwa Pierre u Jacques Curie. Il-kombinazzjoni tal-għarfien tagħhom dwar il-piroelettriku ma 'fehim tal-istrutturi tal-kristall sottostanti taw lok għat-tbassir tal-piroelettriku, li ppermettilhom ibassru l-imġieba tal-kristall li wrew fl-effett tal-kristalli bħal tourmaline, kwarz, topaz, zokkor tal-kannamieli u melħ Rochelle. . It-tetrahydrate u l-kwarz tat-tartrat tas-sodju u tal-potassju wrew ukoll pjeżoelettriku, u disk pjeżoelettriku intuża biex jiġġenera vultaġġ meta jkun deformat. Din il-bidla fil-forma kienet esaġerata ħafna fid-dimostrazzjoni tal-Curies, u komplew ibassru l-effett pjeżoelettriku maqlub. L-effett kuntrarju ġie dedott matematikament minn prinċipji termodinamiċi fundamentali minn Gabriel Lippmann fl-1881.

Il-Curies immedjatament ikkonfermaw l-eżistenza tal-effett kuntrarju, u komplew jiksbu prova kwantitattiva tar-riversibbiltà sħiħa ta 'deformazzjonijiet elettro-elasto-mekkaniċi fi kristalli pjeżoelettriċi. Fl-għexieren ta’ snin ta’ wara, il-pjeżoelettriku baqgħet kurżità tal-laboratorju, sakemm saret għodda vitali fl-iskoperta tal-polonju u r-radju minn Pierre Marie Curie, li użaha biex tesplora u tiddefinixxi strutturi tal-kristall li juru l-pjeżoelettriku. Dan laħaq il-qofol tiegħu fil-pubblikazzjoni ta 'Lehrbuch der Kristallphysik (Ktieb ta' Test tal-Fiżika tal-Kristall) ta' Woldemar Voigt, li ddeskriva l-klassijiet tal-kristalli naturali kapaċi pjeżoelettriku u ddefinixxa b'mod rigoruż il-kostanti pjeżoelettriċi bl-użu ta 'analiżi tensor.

Dan wassal għall-applikazzjoni prattika ta 'apparati pjeżoelettriċi, bħal sonar, li ġie żviluppat matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Fi Franza, Paul Langevin u sħabu żviluppaw detector ta' sottomarin ultrasoniku. Dan id-ditekter kien jikkonsisti minn transducer magħmul minn kristalli rqaq tal-kwarz imwaħħla bir-reqqa mal-pjanċi tal-azzar, u idrofonu biex jikxef l-eku lura wara li joħroġ polz ta 'frekwenza għolja mit-transducer. Billi tkejjel iż-żmien li tieħu biex tisma 'l-eku tal-mewġ tal-ħoss li jmur fuq oġġett, jistgħu jikkalkulaw id-distanza għall-oġġett. Huma użaw il-piezoelectricity biex jagħmlu dan is-sonar suċċess, u l-proġett ħoloq żvilupp intens u interess fih.

Relazzjonijiet importanti

• Attwaturi pjeżoelettriċi: Attwaturi pjeżoelettriċi huma apparati li jikkonvertu l-enerġija elettrika f'moviment mekkaniku. Huma komunement użati fir-robotika, apparat mediku, u applikazzjonijiet oħra fejn huwa meħtieġ kontroll preċiż tal-moviment.
• Sensuri pjeżoelettriċi: Sensuri pjeżoelettriċi jintużaw biex ikejlu parametri fiżiċi bħal pressjoni, aċċelerazzjoni u vibrazzjoni. Ħafna drabi jintużaw f'applikazzjonijiet industrijali u mediċi, kif ukoll fl-elettronika għall-konsumatur.
• Pjeżoelettriku fin-Natura: Pjeżoelettriku huwa fenomenu li jseħħ b'mod naturali f'ċerti materjali, u jinstab f'ħafna organiżmi ħajjin. Jintuża minn xi organiżmi biex iħossu l-ambjent tagħhom u biex jikkomunikaw ma 'organiżmi oħra.

konklużjoni

Piezoelectricity huwa fenomenu aqwa li ntuża f'varjetà ta 'applikazzjonijiet, minn sonar għal cartridges fonografu. Ġie studjat minn nofs is-snin 1800, u ntuża b'effett kbir fl-iżvilupp tat-teknoloġija moderna. Dan il-blog post esplora l-istorja u l-użi tal-pjeżoelettriku, u enfasizza l-importanza ta 'dan il-fenomenu fl-iżvilupp tat-teknoloġija moderna. Għal dawk interessati li jitgħallmu aktar dwar il-piezoelectricity, din il-kariga hija punt tat-tluq mill-aqwa.

Jien Joost Nusselder, il-fundatur ta' Neaera u negozjant tal-kontenut, missier, u nħobb nipprova tagħmir ġdid bil-kitarra fil-qalba tal-passjoni tiegħi, u flimkien mat-tim tiegħi, ilni noħloq artikli fil-blog fil-fond mill-2020. biex tgħin lill-qarrejja leali b'pariri dwar ir-reġistrazzjoni u l-kitarra.

Iċċekkjani fuq Youtube fejn nipprova dan l-irkaptu kollu:

Abbona