पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको मेकानिकल तनाव र उल्टो विपरितको अधीनमा हुँदा बिजुली उत्पादन गर्न केहि सामग्रीहरूको क्षमता हो। यो शब्द ग्रीक पिजोबाट आएको हो जसको अर्थ दबाब र बिजुली हो। यो पहिलो पटक 1880 मा पत्ता लगाइएको थियो, तर अवधारणा लामो समय को लागी ज्ञात छ।
पिजोइलेक्ट्रिकिटीको सबैभन्दा राम्रो ज्ञात उदाहरण क्वार्ट्ज हो, तर धेरै अन्य सामग्रीहरूले पनि यो घटना प्रदर्शन गर्दछ। Piezoelectricity को सबैभन्दा सामान्य प्रयोग अल्ट्रासाउन्ड को उत्पादन हो।
यस लेखमा, म piezoelectricity के हो, यसले कसरी काम गर्छ, र यस अद्भुत घटनाको धेरै व्यावहारिक अनुप्रयोगहरू मध्ये केही छलफल गर्नेछु।
piezoelectricity के हो?
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा एक विद्युत चार्ज उत्पन्न गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। यो उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच एक रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो। पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू उच्च भोल्टेज बिजुली, घडी जेनेरेटरहरू, इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, माइक्रोब्यालेन्सहरू, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरूमा क्रिस्टलहरू, निश्चित सिरेमिकहरू, जैविक पदार्थहरू जस्तै हड्डी र डीएनए, र प्रोटीनहरू समावेश छन्। जब पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीमा बल लागू गरिन्छ, यसले विद्युतीय चार्ज उत्पादन गर्दछ। यो चार्ज त्यसपछि यन्त्रहरू पावर गर्न वा भोल्टेज सिर्जना गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
Piezoelectric सामग्री विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जसमा:
• ध्वनिको उत्पादन र पहिचान
• Piezoelectric inkjet मुद्रण
• उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन
घडी जेनरेटरहरू
• इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू
• सूक्ष्म सन्तुलन
• अल्ट्रासोनिक नोजलहरू ड्राइभ गर्नुहोस्
• अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू
• पिकअपहरू इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूको लागि
• आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमका लागि ट्रिगरहरू
• ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कको उत्पादन
• खाना पकाउने र तताउने यन्त्रहरू
• टर्च र सिगरेट लाइटर।
piezoelectricity को इतिहास के हो?
Piezoelectricity फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरी द्वारा 1880 मा पत्ता लगाइएको थियो। यो विद्युतीय चार्ज हो जुन केहि ठोस पदार्थहरूमा जम्मा हुन्छ, जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र जैविक पदार्थ, लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रियामा। 'piezoelectricity' शब्द ग्रीक शब्द 'piezein' बाट व्युत्पन्न भएको हो, जसको अर्थ 'निचोड' वा 'प्रेस' हुन्छ, र 'इलेक्ट्रोन', जसको अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो एक उल्टाउन मिल्ने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो।
क्युरीजको पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको संयुक्त ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावमा प्रदर्शन गरिएको थियो।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पियरे र मारी क्युरीले पोलोनियम र रेडियमको खोजमा यो महत्त्वपूर्ण उपकरण नबन्दासम्म दशकौंदेखि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोगशालाको जिज्ञासा बनेको थियो।
ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जेनेरेटर र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, माइक्रोब्यालेन्सहरू, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, अप्टिकल एसेम्बलीहरूको अल्ट्राफाइन फोकसिङ, र फारमहरू सहित धेरै उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि Piezoelectricity को उपयोग गरिएको छ। स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधारमा परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न।
Piezoelectricity ले दैनिक प्रयोगहरू पनि फेला पार्छ, जस्तै खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरूमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जहाँ सामग्रीले तापक्रम परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ।
पहिलो विश्वयुद्धको समयमा सोनारको विकासले बेल टेलिफोन प्रयोगशालाहरूद्वारा विकसित पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूको प्रयोग देख्यो। यसले सहयोगी वायु सेनाहरूलाई उड्डयन रेडियो प्रयोग गरेर समन्वित सामूहिक आक्रमणहरूमा संलग्न हुन अनुमति दियो। संयुक्त राज्य अमेरिकामा पिजोइलेक्ट्रिक उपकरण र सामग्रीको विकासले कम्पनीहरूलाई चासोको क्षेत्रमा युद्धकालको सुरुवातको विकासमा राख्यो, नयाँ सामग्रीहरूको लागि लाभदायक पेटेन्टहरू सुरक्षित गर्दै।
जापानले संयुक्त राज्य अमेरिकाको पिजोइलेक्ट्रिक उद्योगको नयाँ अनुप्रयोग र वृद्धि देख्यो र छिट्टै आफ्नै विकास गर्यो। तिनीहरूले द्रुत रूपमा जानकारी साझा गरे र बेरियम टाइटेनेट र पछि नेतृत्व जिरकोनेट टाइटेनेट सामग्रीहरू विशेष अनुप्रयोगहरूको लागि विशिष्ट गुणहरूको साथ विकसित गरे।
Piezoelectricity 1880 मा यसको आविष्कार पछि धेरै लामो बाटो आइपुगेको छ, र अब विभिन्न दैनिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ। यो सामग्री अनुसन्धानमा प्रगति गर्न पनि प्रयोग गरिएको छ, जस्तै अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरू, जसले कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न, संरचनात्मक सुरक्षा सुधार गर्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्न सामग्री मार्फत अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँदछ।
Piezoelectricity कसरी काम गर्दछ
यस खण्डमा, म piezoelectricity कसरी काम गर्छ भनेर अन्वेषण गर्नेछु। म ठोसहरूमा विद्युतीय चार्ज संचय, रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया, र यो घटना बन्ने उल्टो प्रक्रियालाई हेर्दैछु। म पनि piezoelectricity को इतिहास र यसको अनुप्रयोगहरू छलफल गर्नेछु।
ठोस मा विद्युतीय चार्ज संचय
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको केही ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र हड्डी र डीएनए जस्ता जैविक पदार्थहरूमा जम्मा हुने विद्युतीय चार्ज हो। यो लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया हो, र यसको नाम ग्रीक शब्द "piezein" (निचोड वा प्रेस) र "élektron" (एम्बर) बाट आएको हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो एक उल्टाउन सकिने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जहाँ लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हुन्छ। मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्ने सामग्रीका उदाहरणहरूमा लिड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू समावेश छन्।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए। त्यसपछि यो ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन, घडी जेनेरेटर, र माइक्रोब्यालेन्स जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। र अप्टिकल एसेम्बलीहरूको अल्ट्राफाइन फोकसको लागि अल्ट्रासोनिक नोजलहरू ड्राइभ गर्नुहोस्। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार पनि बनाउँछ, जसले परमाणुको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ, र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरू।
Piezoelectricity ले ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पादन गर्न, खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभावमा दैनिक प्रयोगहरू फेला पार्छ, जहाँ सामग्रीले तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ। यो अध्ययन कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले मेकानिकल तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञानलाई अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग जोडे, जसले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दियो। तिनीहरूले क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न सक्षम थिए र टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूमा प्रभाव प्रदर्शन गरे। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो। पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्दछ, र आकारमा परिवर्तन क्युरीको प्रदर्शनमा धेरै बढाइचढाइ गरिएको छ।
तिनीहरूले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न सक्षम भए, र कन्भर्स इफेक्टलाई 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यानले गणितीय रूपमा अनुमान गरेका थिए। क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र इलेक्ट्रो-इलास्टो-को पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा मेकानिकल विकृतिहरू।
दशकौंसम्म, piezoelectricity प्रयोगशाला जिज्ञासा बनेको थियो, तर यो पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो, जसले प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू पीजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम छन् र पिजोइलेक्ट्रिकिटीलाई कडाइका साथ परिभाषित गर्यो। यो पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोग थियो, र सोनार पहिलो विश्वयुद्धको समयमा विकसित भएको थियो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे।
डिटेक्टरमा एक समावेश थियो transducer पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलबाट बनेको स्टिल प्लेटहरूमा ध्यानपूर्वक टाँसिएको, र फिर्ता गरिएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन। उच्च उत्सर्जन गरेर आवृत्ति ट्रान्सड्यूसरबाट पल्स र कुनै वस्तुबाट उछालिरहेको ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। तिनीहरूले सोनारलाई सफल बनाउन पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरे, र परियोजनाले पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो। दशकौंको दौडान, नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र सामग्रीका लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो, र पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले विभिन्न क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे। सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिजहरूले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो र सही रेकर्ड प्लेयरहरूको लागि बनाइयो जुन मर्मत गर्न सस्तो र निर्माण गर्न सजिलो थियो।
अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकासले तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरूको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापनको लागि अनुमति दियो, परिणामस्वरूप सामग्री अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति भयो।
रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको मेकानिकल तनावको अधीनमा हुँदा बिजुली चार्ज उत्पन्न गर्न केहि सामग्रीहरूको क्षमता हो। यो शब्द ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) बाट आएको हो जसको अर्थ "निचाउनु वा थिच्नु" र ἤλεκτρον (ēlektron) को अर्थ "एम्बर" हो, जुन विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत थियो।
Piezoelectricity फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरी द्वारा 1880 मा पत्ता लगाइएको थियो। यो उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियामा आधारित छ। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, अर्थात् पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जसमा लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक जेनरेशनको परिणाम हुन्छ। तिनीहरूको स्थिर संरचनाबाट विकृत हुँदा मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्ने सामग्रीहरूको उदाहरणहरूमा लिड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू समावेश छन्। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छ जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, जुन उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनेर चिनिन्छ र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity को विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ, जस्तै:
• ध्वनिको उत्पादन र पहिचान
• Piezoelectric inkjet मुद्रण
• उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन
• घडी जनरेटर
• इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू
• सूक्ष्म सन्तुलन
• अल्ट्रासोनिक नोजलहरू ड्राइभ गर्नुहोस्
• अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू
• परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार बनाउँछ
• इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूमा पिकअपहरू
• आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा ट्रिगरहरू
• खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरूमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्दै
• टर्च र सिगरेट लाइटर
Piezoelectricity ले पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभावमा दैनिक प्रयोगहरू पनि फेला पार्छ, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्ने सामग्री हो। यो अध्ययन कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले मेकानिकल तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। यद्यपि, प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन म्युजियममा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टल हेर्नु प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। यो भाइहरू पियरे र ज्याक क्युरीको काम थियो जसले पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरूको अन्वेषण र परिभाषित गर्यो, जुन वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो। यसले पाइजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू वर्णन गर्यो र टेन्सर विश्लेषण मार्फत पिजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरूलाई कडाइका साथ परिभाषित गर्यो, जसले पाइजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोगको लागि नेतृत्व गर्यो।
सोनार पहिलो विश्वयुद्धको समयमा विकसित भएको थियो, जब फ्रान्सका पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। यो डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो जसलाई सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको थियो, र ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जन गरेपछि फर्काइएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन। कुनै वस्तुबाट निस्कने ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरेर वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। यस परियोजनाको सफलताले दशकौंदेखि पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो, नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरिँदै। पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले धेरै क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे, जस्तै सिरेमिक फोनोग्राफ कार्ट्रिजहरू, जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो र अधिक सटीक रेकर्ड प्लेयरहरूको लागि बनाइयो, र निर्माण गर्न र मर्मत गर्न सस्तो र सजिलो भयो।
अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकासले तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरूको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापनको लागि अनुमति दियो, परिणामस्वरूप सामग्री अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति भयो। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूले सामग्रीमा अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँछन् र कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्छन्, संरचनात्मक सुरक्षा सुधार गर्दछ। दोस्रो विश्वयुद्ध पछि, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस र जापानमा स्वतन्त्र अनुसन्धान समूहहरूले फेरोइलेक्ट्रिक्स भनिने सिंथेटिक सामग्रीको नयाँ वर्ग पत्ता लगाए, जसले प्राकृतिक सामग्रीहरू भन्दा धेरै गुणा बढी पिजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरू प्रदर्शन गर्यो। यसले बेरियम टाइटेनेट, र पछि नेतृत्व जिरकोनेट टाइटनेट, विशेष अनुप्रयोगहरूको लागि विशिष्ट गुणहरू भएका सामग्रीहरू विकास गर्न गहन अनुसन्धानको नेतृत्व गर्यो।
पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलको प्रयोगको एउटा महत्त्वपूर्ण उदाहरण दोस्रो विश्वयुद्ध पछि बेल टेलिफोन प्रयोगशालाहरू द्वारा विकसित गरिएको थियो। फ्रेडरिक आर अभाव, रेडियो टेलिफोनी इन्जिनियरिङ विभागमा काम गर्दै,
उल्टो प्रक्रिया
Piezoelectricity एक विद्युतीय चार्ज हो जुन केहि ठोस पदार्थहरूमा जम्मा हुन्छ, जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक, र जैविक पदार्थ जस्तै हड्डी र DNA। यो लागू मेकानिकल तनावमा यी सामग्रीहरूको प्रतिक्रिया हो। 'piezoelectricity' शब्द ग्रीक शब्द 'piezein' बाट आएको हो जसको अर्थ 'निचोड' वा 'प्रेस' र 'élektron' को अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो एक उल्टाउन मिल्ने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्ने सामग्रीका उदाहरणहरूमा लिड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू समावेश छन्। जब यी क्रिस्टलहरूको स्थिर संरचना विकृत हुन्छ, तिनीहरू आफ्नो मूल आयाममा फर्कन्छन्, र यसको विपरीत, जब बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू हुन्छ, तिनीहरूले अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्दै, तिनीहरूको स्थिर आयाम परिवर्तन गर्छन्।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए। त्यसपछि यसलाई ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट प्रिन्टिङ, उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन, घडी जेनेरेटर, इलेक्ट्रोनिक उपकरण, माइक्रोब्यालेन्स, लगायतका विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि प्रयोग गरिएको छ। अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू ड्राइभ गर्नुहोस्। यसले प्रोब माइक्रोस्कोपहरू स्क्यान गर्ने आधार पनि बनाउँछ, जसले परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity ले खाना पकाउने र तताउने यन्त्रहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्ने जस्ता दैनिक प्रयोगहरू पनि फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जहाँ कुनै सामग्रीले तापक्रम परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्छ, कार्ल लिनियस, फ्रान्ज एपिनस र रेने हाउले मध्य 18 औं शताब्दीमा एम्बरको ज्ञानमा चित्रण गरी अध्ययन गरेका थिए। एन्टोइन सेसर बेकरेलले मेकानिकल तनाव र बिजुली चार्ज बीचको सम्बन्ध राखे, तर प्रयोगहरू निर्णायक साबित भए।
ग्लासगोको हन्टेरियन संग्रहालयका आगन्तुकहरूले पिजो क्रिस्टल क्युरी कम्पेन्सेटर हेर्न सक्छन्, भाइहरू पियरे र ज्याक क्युरीद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन। अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञानको संयोजनले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावबाट प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम र पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। आकारमा भएको यो परिवर्तनलाई क्युरीजले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न अतिरञ्जित गरेको थियो। 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट गणितीय रूपमा कन्भर्स इफेक्ट निकालिएको थियो।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। दशकौंसम्म, piezoelectricity प्रयोगशाला जिज्ञासा बनेको थियो, तर यो पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो। यसले पाइजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू वर्णन गर्यो र टेन्सर विश्लेषण प्रयोग गरेर पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरूलाई कडा रूपमा परिभाषित गर्यो।
सोनार जस्ता पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोग प्रथम विश्वयुद्धको दौडान विकसित भएको थियो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। यो डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर, सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको, र फिर्ता गरिएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन समावेश थियो। ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जन गरेर र कुनै वस्तुबाट उछालिरहेको ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय मापन गरेर, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। उनीहरूले यो सोनारलाई सफल बनाउन पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरे। यस परियोजनाले पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो, र दशकौंदेखि नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो। Piezoelectric उपकरणहरू
Piezoelectricity को कारण के हो?
यस खण्डमा, म piezoelectricity को उत्पत्ति र यो घटना प्रदर्शन गर्ने विभिन्न सामग्रीहरू अन्वेषण गर्नेछु। म ग्रीक शब्द 'piezein', बिजुली चार्जको पुरानो स्रोत, र pyroelectricity प्रभाव हेर्दैछु। म पियरे र ज्याक क्युरीका आविष्कारहरू र 20 औं शताब्दीमा पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको विकासको बारेमा पनि छलफल गर्नेछु।
ग्रीक शब्द Piezein
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको केही ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र हड्डी र डीएनए जस्ता जैविक पदार्थहरूमा विद्युतीय चार्जको संचय हो। यो लागू मेकानिकल तनाव को लागी यी सामाग्री को प्रतिक्रिया को कारण हो। piezoelectricity शब्द ग्रीक शब्द "piezein" बाट आएको हो, जसको अर्थ "निचाउनु वा थिच्नु", र "elektron" को अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो एक उल्टाउन मिल्ने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पनि प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छन् जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, जुन उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको रूपमा चिनिन्छ र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादन हो।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए। पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव धेरै उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ, जसमा ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन, घडी जेनेरेटर, र माइक्रोब्यालेन्स जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू समावेश छन्। , ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार पनि बनाउँछ, जसले परमाणुको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity ले खाना पकाउने र तताउने यन्त्रहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्ने जस्ता दैनिक प्रयोगहरू फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमताको उत्पादन हो, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। मेकानिकल तनाव र बिजुली चार्ज। प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो।
स्कटल्याण्डको संग्रहालयमा, आगन्तुकहरूले पाइजो क्रिस्टल क्युरी क्षतिपूर्ति देख्न सक्छन्, भाइहरू पियरे र ज्याक क्युरीद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन। अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञानको संयोजनले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावबाट प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र रोशेल नुनबाट क्वार्ट्जले पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्दछ, र पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्दछ। क्युरीको प्रदर्शनमा आकारमा भएको यो परिवर्तनलाई धेरै बढाइचढाइ गरिएको छ।
क्युरीजले पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गयो। पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण नबन्दा सम्म, piezoelectricity एक प्रयोगशाला जिज्ञासा रह्यो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो। यसले पीजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू वर्णन गर्यो र टेन्सर विश्लेषण मार्फत पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरूलाई कडा रूपमा परिभाषित गर्यो।
पिजोइलेक्ट्रिकिटीको यो व्यावहारिक प्रयोगले पहिलो विश्वयुद्धको दौडान सोनारको विकासको नेतृत्व गर्यो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। डिटेक्टरमा उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जित गरेपछि फर्किएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन स्टिल प्लेटहरूमा सावधानीपूर्वक टाँसिएको पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो, जसलाई हाइड्रोफोन भनिन्छ। ट्रान्सड्यूसरले वस्तुको दूरी गणना गर्न कुनै वस्तुबाट उछालिएको ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लागेको समय नाप्यो। सोनारमा पिजोइलेक्ट्रिकिटीको प्रयोग सफल भयो, र यस परियोजनाले दशकौंसम्म पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र रुचि सिर्जना गर्यो।
नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो, र पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले धेरै क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे, जस्तै सिरेमिक फोनोग्राफ कारतूस, जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो, अझ सटीक रेकर्ड प्लेयरहरूको लागि बनाइयो जुन सस्तो र सजिलो थियो। बनाउनु। विकास
इलेक्ट्रिक चार्ज को प्राचीन स्रोत
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको केही ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र हड्डी र डीएनए जस्ता जैविक पदार्थहरूमा जम्मा हुने विद्युतीय चार्ज हो। यो लागू मेकानिकल तनाव को लागी सामग्री को प्रतिक्रिया को कारण हो। 'piezoelectricity' शब्द ग्रीक शब्द 'piezein' बाट आएको हो, जसको अर्थ 'निचाउनु वा थिच्नु' हो, र शब्द 'इलेक्ट्रोन', जसको अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो एक उल्टाउन मिल्ने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पनि प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, जब बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू गरिन्छ, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयामलाई उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावमा परिवर्तन गर्दछ, अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्दछ।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरी द्वारा 1880 मा पत्ता लगाइएको थियो। यो ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट प्रिन्टिङ, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जेनेरेटरहरू, र माइक्रोब्यालेन्स जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू र अप्टिकल एसेम्बलीहरूको अल्ट्राफाइन फोकसको लागि ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिन्छ। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूको लागि आधार पनि बनाउँछ, जुन परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पादन गर्न दैनिक प्रयोगहरू फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमताको उत्पादन हो, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए जसले मेकानिकल बिचको सम्बन्ध राखेका थिए। तनाव र बिजुली चार्ज। यद्यपि, तिनीहरूको प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन म्युजियममा पाइजो क्रिस्टल र क्युरी कम्पेन्सेटरको दृश्यले प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव देखाउँछ। यो भाइहरू पियरे र ज्याक क्युरीको काम थियो जसले पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरूको अन्वेषण र परिभाषित गर्यो, जुन वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो। यसले पाइजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू वर्णन गर्यो र पाइजोइलेक्ट्रिक यन्त्रहरूको व्यावहारिक प्रयोगको लागि अनुमति दिँदै टेन्सर विश्लेषण मार्फत पिजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरूलाई कडाइका साथ परिभाषित गर्यो।
सोनार पहिलो विश्वयुद्धको समयमा फ्रान्सका पाउल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूद्वारा विकसित गरिएको थियो, जसले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरेका थिए। डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर, सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको, र फिर्ता गरिएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन समावेश गरिएको थियो। ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जन गरेर र कुनै वस्तुबाट उछालिएको ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। उनीहरूले यो सोनारलाई सफल बनाउन पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरे। परियोजनाले दशकौंदेखि पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो।
Pyroelectricity
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। यो उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो। "piezoelectricity" शब्द ग्रीक शब्द "piezein" बाट आएको हो, जसको अर्थ "निचाउनु वा थिच्नु", र ग्रीक शब्द "élektron", जसको अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले १८८० मा पत्ता लगाएका थिए। यो एक उल्टाउन सकिने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्ने सामग्रीका उदाहरणहरूमा लिड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू समावेश छन्। जब स्थिर संरचना विकृत हुन्छ, यो यसको मूल आयाममा फर्कन्छ। यसको विपरित, जब बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू गरिन्छ, उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उत्पादन हुन्छ, परिणामस्वरूप अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादन हुन्छ।
ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जेनेरेटर, र माइक्रोब्यालेन्स, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू सहित धेरै उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको शोषण गरिन्छ। यो स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूको लागि आधार पनि हो, जुन परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ, र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरू।
Piezoelectricity ले खाना पकाउने र तताउने यन्त्रहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्ने जस्ता दैनिक प्रयोगहरू फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमताको उत्पादन हो, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए, जसले रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले सम्बन्ध राखेका थिए। मेकानिकल तनाव र बिजुली चार्ज बीच। यद्यपि, प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो।
स्कटल्याण्डको क्युरी कम्पेन्सेटर संग्रहालयमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको आफ्नो ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइलाई पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको बुझाइलाई जन्म दिन र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न संयोजन गरे। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावमा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्न फेला पर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न क्युरीहरूले यसलाई धेरै बढाइचढाइ गरे। 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरू द्वारा कन्भर्स इफेक्ट गणितीय रूपमा अनुमान गरिएको थियो।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। त्यसपछिका दशकहरूमा, पियरे र मारी क्युरीले पोलोनियम र रेडियमको खोजमा महत्त्वपूर्ण उपकरण नबन्दासम्म पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोगशालाको जिज्ञासा बनेको थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो।
सोनारको विकास सफल भयो, र परियोजनाले पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र रुचि सिर्जना गर्यो। त्यसपछिका दशकहरूमा, नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो। पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले धेरै क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे, जस्तै सिरेमिक फोनोग्राफ कारतूस, जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो, अझ सटीक रेकर्ड प्लेयरहरूको लागि बनाइयो जुन मर्मत गर्न सस्तो र निर्माण गर्न सजिलो थियो। अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकासले तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरूको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापनको लागि अनुमति दियो, जसको परिणामस्वरूप सामग्री अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति भयो। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूले सामग्रीमा अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँछन् र कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्छन्, संरचनात्मक सुरक्षा सुधार गर्दछ।
दोस्रो विश्वयुद्ध पछि, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस र जापानका स्वतन्त्र अनुसन्धान समूहहरूले फेरोइलेक्ट्रिक्स भनिने सिंथेटिक सामग्रीको नयाँ वर्ग पत्ता लगाए, जसले पिजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरू प्रदर्शन गर्यो।
Piezoelectric सामग्री
यस खण्डमा, म पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूको बारेमा छलफल गर्नेछु, जुन लागू गरिएको मेकानिकल तनावको प्रतिक्रियामा विद्युतीय चार्ज जम्मा गर्ने निश्चित सामग्रीहरूको क्षमता हो। म क्रिस्टल, सिरेमिक, जैविक पदार्थ, हड्डी, DNA र प्रोटीनहरू, र तिनीहरू सबैले पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावलाई कसरी प्रतिक्रिया दिन्छन् भनेर हेर्नेछु।
क्रिस्टल
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। piezoelectricity शब्द ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) बाट आएको हो जसको अर्थ 'निचोड' वा 'प्रेस' र ἤλεκτρον (ēlektron) को अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो। पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीमा क्रिस्टल, सिरेमिक, जैविक पदार्थ, हड्डी, डीएनए र प्रोटिनहरू समावेश छन्।
Piezoelectricity एक रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो जुन मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा उल्टो सममितिको साथ हुन्छ। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, अर्थात् पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्ने सामग्रीका उदाहरणहरूमा लेड जिरकोनेट टाइटेनेट क्रिस्टलहरू समावेश छन्, जुन तिनीहरूको मूल आयाममा विकृत हुन सक्छ वा यसको विपरीत, बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुँदा तिनीहरूको स्थिर आयाम परिवर्तन हुन्छ। यसलाई उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ, र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए। पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट प्रिन्टिङ, उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन, घडी जेनेरेटर, र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। माइक्रोब्यालेन्सको रूपमा, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूको लागि आधार पनि बनाउँछ, जुन परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ। पिजोइलेक्ट्रिक पिकअपहरू इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा ट्रिगरहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ।
पिजोइलेक्ट्रिकिटीले खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, साथै टर्च र सिगरेट लाइटरहरूमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पादन गर्न दैनिक प्रयोगहरू फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमताको उत्पादन हो, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले मेकानिकल बिचको सम्बन्ध राखेका थिए। तनाव र बिजुली चार्ज। यस सिद्धान्तलाई प्रमाणित गर्ने प्रयोगहरू निर्णायक थिए।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दिनको लागि अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञानको संयोजन गरे। तिनीहरूले क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न सक्षम थिए र टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूमा प्रभाव प्रदर्शन गरे। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो। पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्दछ; क्युरीको प्रदर्शनमा आकारमा भएको परिवर्तनलाई धेरै बढाइचढाइ गरिएको छ।
तिनीहरूले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न र यसको पछाडिको मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरू गणितीय रूपमा निकाल्न सक्षम थिए। 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यानले यो गरे। क्युरीजले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गर्यो, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए।
दशकौंसम्म, piezoelectricity प्रयोगशाला जिज्ञासा बनेको थियो, तर यो पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो, जसले प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू पीजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम र कडाइका साथ पिजोइलेक्ट्रिकिटीको प्रयोग गरेर परिभाषित गरेको थियो।
सोनारमा पाइजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोग प्रथम विश्वयुद्धको समयमा विकसित भएको थियो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। यो डिटेक्टरमा उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जित गरेपछि फर्किएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन स्टिल प्लेटहरूमा सावधानीपूर्वक टाँसिएको पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो, जसलाई हाइड्रोफोन भनिन्छ। कुनै वस्तुबाट निस्कने ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। सोनारमा पिजोइलेक्ट्रिकिटीको यो प्रयोग सफल भयो, र परियोजनाले दशकौंदेखि पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो।
सेरामिक्स
पाइजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू ठोस पदार्थ हुन् जसले लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रियामा विद्युतीय चार्ज जम्मा गर्दछ। Piezoelectricity ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) जसको अर्थ 'निचोड' वा 'प्रेस' र ἤλεκτρον (ēlektron) को अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोतबाट आएको हो। पाइजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू विभिन्न प्रकारका अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जसमा ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, र उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन समावेश छ।
पिजोइलेक्ट्रिक सामग्री क्रिस्टल, सिरेमिक, जैविक पदार्थ, हड्डी, डीएनए र प्रोटिनमा पाइन्छ। सिरेमिकहरू दैनिक प्रयोगहरूमा प्रयोग हुने सबैभन्दा सामान्य पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू हुन्। सिरेमिकहरू धातुको अक्साइडको संयोजनबाट बनाइन्छ, जस्तै लीड जिरकोनेट टाइटनेट (PZT), जुन ठोस बनाउनको लागि उच्च तापक्रममा तताइन्छ। सिरेमिकहरू धेरै टिकाउ हुन्छन् र चरम तापमान र दबाबहरू सामना गर्न सक्छन्।
पिजोइलेक्ट्रिक सिरेमिकमा विभिन्न प्रकारका प्रयोगहरू छन्, जसमा:
• खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, जस्तै टर्च र सिगरेट लाइटरहरूका लागि ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्दै।
• मेडिकल इमेजिङको लागि अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पन्न गर्दै।
• घडी जेनेरेटर र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन गर्दै।
• सटीक तौलमा प्रयोगको लागि सूक्ष्म सन्तुलन उत्पन्न गर्दै।
• अप्टिकल एसेम्बलीहरूको अल्ट्राफाइन फोकसको लागि अल्ट्रासोनिक नोजलहरू ड्राइभ गर्दै।
• स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको लागि आधार बनाउँदै, जसले परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ।
• आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमका लागि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र ट्रिगरहरूका लागि पिकअपहरू।
पिजोइलेक्ट्रिक सिरेमिकहरू उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्सदेखि मेडिकल इमेजिङसम्मका विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरू अत्यधिक टिकाऊ छन् र चरम तापमान र दबाबहरू सामना गर्न सक्छन्, तिनीहरूलाई विभिन्न उद्योगहरूमा प्रयोगको लागि आदर्श बनाउँछ।
जैविक पदार्थ
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। यो ग्रीक शब्द 'piezein' बाट व्युत्पन्न भएको हो, जसको अर्थ 'निचाउनु वा थिच्नु', र 'élektron', जसको अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
हड्डी, डीएनए र प्रोटिन जस्ता जैविक पदार्थहरू piezoelectricity प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरू हुन्। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, अर्थात् पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। यी सामग्रीका उदाहरणहरूमा लेड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू समावेश छन्, जसले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, जब बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू गरिन्छ, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्दछ, उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव मार्फत अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्दछ।
1880 मा फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले पिजोइलेक्ट्रिकिटीको खोज गरेका थिए। त्यसपछि यसलाई विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि प्रयोग गरिएको छ, जस्तै:
• ध्वनिको उत्पादन र पहिचान
• Piezoelectric inkjet मुद्रण
• उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन
• घडी जनरेटर
• इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू
• सूक्ष्म सन्तुलन
• अल्ट्रासोनिक नोजलहरू ड्राइभ गर्नुहोस्
• अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू
• स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार बनाउँछ
• परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्नुहोस्
• इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूमा पिकअपहरू
• आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा ट्रिगरहरू
Piezoelectricity ग्यास खाना पकाउने र तताउने यन्त्रहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थप जस्ता दैनिक वस्तुहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमताको उत्पादन हो, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए। René Haüy र Antoine César Becquerel को ज्ञानमा चित्रण गर्दै, तिनीहरूले यान्त्रिक तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखे, तर तिनीहरूका प्रयोगहरू निर्णायक साबित भए।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको आफ्नो ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइलाई पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दिन र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न संयोजन गरे। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम र पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। यस प्रभावलाई क्युरीहरूले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न धेरै बढाइचढाइ गरेका थिए। 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट गणितीय रूपमा कन्भर्स इफेक्ट निकालिएको थियो।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण नबन्दा सम्म, piezoelectricity एक प्रयोगशाला जिज्ञासा रह्यो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरूको अन्वेषण र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको 'लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक' (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो।
हड्डी
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। हड्डी एक यस्तो सामग्री हो जसले यो घटना प्रदर्शन गर्दछ।
हड्डी एक प्रकारको जैविक पदार्थ हो जुन कोलाजेन, क्याल्सियम र फस्फोरस सहित प्रोटीन र खनिजहरू मिलेर बनेको हुन्छ। यो सबै जैविक सामाग्री मध्ये सबैभन्दा piezoelectric छ, र मेकानिकल तनाव को अधीनमा एक भोल्टेज उत्पन्न गर्न सक्षम छ।
हड्डी मा piezoelectric प्रभाव यसको अद्वितीय संरचना को एक परिणाम हो। यो कोलाजेन फाइबरको नेटवर्कबाट बनेको हुन्छ जुन खनिजहरूको म्याट्रिक्समा सम्मिलित हुन्छ। जब हड्डी मेकानिकल तनावको अधीनमा हुन्छ, कोलाजेन फाइबरहरू सर्छन्, जसले गर्दा खनिजहरू ध्रुवीकृत हुन्छन् र विद्युतीय चार्ज उत्पन्न गर्छन्।
हड्डीमा पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव धेरै व्यावहारिक अनुप्रयोगहरू छन्। यो मेडिकल इमेजिङमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै अल्ट्रासाउन्ड र एक्स-रे इमेजिङ, हड्डी भाँचिएको र अन्य असामान्यताहरू पत्ता लगाउन। यो हड्डी प्रवाह श्रवण उपकरणहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जसले ध्वनि तरंगहरूलाई विद्युतीय संकेतहरूमा रूपान्तरण गर्न पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्दछ जुन सीधा भित्री कानमा पठाइन्छ।
हड्डीमा पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कृत्रिम जोर्नीहरू र कृत्रिम अंगहरू जस्ता आर्थोपेडिक प्रत्यारोपणहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। प्रत्यारोपणहरूले मेकानिकल ऊर्जालाई विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्दछ, जुन त्यसपछि उपकरणलाई शक्ति दिन प्रयोग गरिन्छ।
थप रूपमा, हड्डीमा पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव नयाँ चिकित्सा उपचारको विकासमा प्रयोगको लागि अन्वेषण भइरहेको छ। उदाहरणका लागि, अन्वेषकहरूले हड्डीको वृद्धिलाई उत्तेजित गर्न र क्षतिग्रस्त तन्तुहरूको मरम्मत गर्न पिजोइलेक्ट्रिकिटीको प्रयोगको अनुसन्धान गरिरहेका छन्।
समग्रमा, हड्डीमा पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूको विस्तृत श्रृंखलाको साथ एक आकर्षक घटना हो। यो विभिन्न चिकित्सा र प्राविधिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग भइरहेको छ, र नयाँ उपचारको विकासमा प्रयोगको लागि अन्वेषण भइरहेको छ।
डीएनए
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। डीएनए एक यस्तो सामग्री हो जसले यो प्रभाव देखाउँछ। डीएनए सबै जीवित जीवहरूमा पाइने जैविक अणु हो र चार न्यूक्लियोटाइड आधारहरू मिलेर बनेको हुन्छ: एडिनिन (ए), गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी), र थाइमाइन (टी)।
DNA एक जटिल अणु हो जुन मेकानिकल तनावको अधीनमा बिजुली चार्ज उत्पन्न गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो तथ्यको कारण हो कि डीएनए अणुहरू हाइड्रोजन बन्डहरूद्वारा एकसाथ राखिएका न्यूक्लियोटाइडहरूको दुई स्ट्र्यान्डहरूबाट बनेका हुन्छन्। जब यी बन्डहरू भाँचिन्छन्, बिजुली चार्ज उत्पन्न हुन्छ।
DNA को piezoelectric प्रभाव विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ, जसमा:
• चिकित्सा प्रत्यारोपणका लागि बिजुली उत्पादन गर्दै
• कक्षहरूमा मेकानिकल बलहरू पत्ता लगाउने र नाप्ने
• नानोस्केल सेन्सरहरू विकास गर्दै
• DNA अनुक्रमणिका लागि बायोसेन्सरहरू सिर्जना गर्दै
• इमेजिङको लागि अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पन्न गर्दै
DNA को पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पनि नयाँ सामग्री, जस्तै nanowires र nanotubes को विकास मा यसको सम्भावित प्रयोग को लागी अन्वेषण गरिएको छ। यी सामग्रीहरू ऊर्जा भण्डारण र सेन्सिङ सहित विभिन्न अनुप्रयोगहरूको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
DNA को पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव व्यापक रूपमा अध्ययन गरिएको छ र मेकानिकल तनावको लागि अत्यधिक संवेदनशील भएको पाइयो। यसले नयाँ सामग्री र प्रविधिहरू विकास गर्न खोजिरहेका अनुसन्धानकर्ताहरू र इन्जिनियरहरूका लागि यसलाई मूल्यवान उपकरण बनाउँछ।
निष्कर्षमा, डीएनए एक सामग्री हो जसले पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रियामा विद्युतीय चार्ज जम्मा गर्ने क्षमता हो। यो प्रभाव मेडिकल इम्प्लान्ट, नानोस्केल सेन्सर, र डीएनए अनुक्रमण सहित विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ। यो पनि नयाँ सामग्री, जस्तै nanowires र nanotubes को विकास मा यसको सम्भावित प्रयोग को लागी अन्वेषण भइरहेको छ।
प्रोटीन
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। Piezoelectric सामग्री, जस्तै प्रोटीन, क्रिस्टल, सिरेमिक, र जैविक पदार्थ जस्तै हड्डी र DNA, यो प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ। प्रोटिनहरू, विशेष गरी, एक अद्वितीय पिजोइलेक्ट्रिक सामग्री हो, किनकि तिनीहरू एमिनो एसिडको जटिल संरचनाबाट बनेका हुन्छन् जुन विद्युतीय चार्ज उत्पन्न गर्न विकृत हुन सक्छ।
प्रोटिनहरू सबैभन्दा प्रचुर मात्रामा पाइजोइलेक्ट्रिक सामग्री हुन्, र तिनीहरू विभिन्न रूपहरूमा पाइन्छ। तिनीहरू इन्जाइमहरू, हार्मोनहरू र एन्टिबडीहरूको रूपमा भेट्टाउन सकिन्छ, साथै कोलाजेन र केराटिन जस्ता संरचनात्मक प्रोटीनहरूको रूपमा। प्रोटीनहरू मांसपेशी प्रोटीनको रूपमा पनि पाइन्छ, जुन मांसपेशी संकुचन र विश्रामको लागि जिम्मेवार हुन्छन्।
प्रोटीनहरूको पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव यस तथ्यको कारण हो कि तिनीहरू एमिनो एसिडको जटिल संरचनाबाट बनेका छन्। जब यी एमिनो एसिडहरू विकृत हुन्छन्, तिनीहरूले विद्युतीय चार्ज उत्पन्न गर्छन्। यो बिजुली चार्ज त्यसपछि सेन्सर र एक्चुएटरहरू जस्ता विभिन्न यन्त्रहरू पावर गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
प्रोटीनहरू विभिन्न चिकित्सा अनुप्रयोगहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, तिनीहरू शरीरमा केही प्रोटीनहरूको उपस्थिति पत्ता लगाउन प्रयोग गरिन्छ, जुन रोगहरूको निदान गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। तिनीहरू निश्चित ब्याक्टेरिया र भाइरसहरूको उपस्थिति पत्ता लगाउन पनि प्रयोग गरिन्छ, जुन संक्रमणको निदान गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
प्रोटिनहरू विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, तिनीहरू विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाहरूको लागि सेन्सर र एक्चुएटरहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरू पनि विमान र अन्य सवारी साधनहरूको निर्माणमा प्रयोग गर्न सकिने सामग्रीहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ।
निष्कर्षमा, प्रोटीन एक अद्वितीय piezoelectric सामग्री हो जुन विभिन्न प्रकारका अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। तिनीहरू एमिनो एसिडको जटिल संरचनाबाट बनेका हुन्छन् जसलाई बिजुली चार्ज उत्पन्न गर्न विकृत गर्न सकिन्छ, र तिनीहरू विभिन्न चिकित्सा र औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity संग ऊर्जा संकलन
यस खण्डमा, म कसरी ऊर्जा फसल गर्न piezoelectricity प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर छलफल गर्नेछु। म piezoelectricity को विभिन्न अनुप्रयोगहरू हेर्दैछु, piezoelectric inkjet मुद्रण देखि घडी जेनरेटर र microbalances सम्म। म Piezoelectricity को इतिहास पनि अन्वेषण गर्नेछु, पियरे क्युरी द्वारा यसको खोज देखि दोस्रो विश्वयुद्ध मा यसको प्रयोग सम्म। अन्तमा, म पिजोइलेक्ट्रिक उद्योगको हालको अवस्था र थप वृद्धिको सम्भावनाको बारेमा छलफल गर्नेछु।
Piezoelectric Inkjet मुद्रण
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा एक विद्युत चार्ज उत्पन्न गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। 'piezoelectricity' शब्द ग्रीक शब्द 'piezein' (निचोड वा थिच्न) र 'elektron' (एम्बर) बाट आएको हो, जुन विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो। Piezoelectric सामग्री, जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक, र जैविक पदार्थ जस्तै हड्डी र DNA, विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ, घडी जनरेटरको रूपमा, इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा, र माइक्रोब्यालेन्समा। यो अल्ट्रासोनिक नोजलहरू र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू चलाउन पनि प्रयोग गरिन्छ। Piezoelectric inkjet मुद्रण यो प्रविधि को एक लोकप्रिय अनुप्रयोग हो। यो एक प्रकारको प्रिन्टिङ हो जसले पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरू उच्च आवृत्ति कम्पन उत्पन्न गर्न प्रयोग गर्दछ, जुन पृष्ठमा मसीका थोपाहरू निकाल्न प्रयोग गरिन्छ।
पिजोइलेक्ट्रिकिटीको खोज सन् १८८० मा भएको हो, जब फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले यसको प्रभाव पत्ता लगाए। त्यसबेलादेखि, पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। Piezoelectricity ग्यास खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूमा पिकअपहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा ट्रिगरहरू जस्ता दैनिक वस्तुहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity पनि वैज्ञानिक अनुसन्धान मा प्रयोग गरिन्छ। यो स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूको लागि आधार हो, जुन परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ। यो अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जसले अल्ट्रासोनिक पल्सहरूलाई सामग्रीमा पठाउँदछ र प्रतिबिम्बहरू नाप्ने विच्छेदहरू पत्ता लगाउन र कास्ट धातु र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्छ।
पिजोइलेक्ट्रिक उपकरण र सामग्रीको विकास राम्रो प्रदर्शन र सजिलो निर्माण प्रक्रियाहरूको आवश्यकता द्वारा संचालित गरिएको छ। संयुक्त राज्य अमेरिका मा, व्यावसायिक उपयोग को लागी क्वार्ट्ज क्रिस्टल को विकास piezoelectric उद्योग को विकास मा एक प्रमुख कारक भएको छ। यसको विपरित, जापानी निर्माताहरूले द्रुत रूपमा जानकारी साझा गर्न र नयाँ अनुप्रयोगहरू विकास गर्न सक्षम भएका छन्, जसले जापानी बजारमा द्रुत बृद्धि गर्न अग्रसर भएको छ।
Piezoelectricity ले हामीले ऊर्जा प्रयोग गर्ने तरिकामा क्रान्तिकारी परिवर्तन गरेको छ, लाइटर जस्ता दैनिक वस्तुहरूदेखि लिएर उन्नत वैज्ञानिक अनुसन्धानसम्म। यो एक बहुमुखी टेक्नोलोजी हो जसले हामीलाई नयाँ सामग्री र अनुप्रयोगहरू अन्वेषण गर्न र विकास गर्न सक्षम बनाएको छ, र यो आउने वर्षहरूमा हाम्रो जीवनको महत्त्वपूर्ण भाग बनिरहनेछ।
उच्च भोल्टेज बिजुली को उत्पादन
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा विद्युत चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि ठोस पदार्थहरु को क्षमता हो। 'piezoelectricity' शब्द ग्रीक शब्द 'piezein' बाट आएको हो जसको अर्थ 'निचोड' वा 'प्रेस' र 'élektron' को अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो। Piezoelectricity एक रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो जुन मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा उल्टो सममितिको साथ हुन्छ।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव एक उल्टो प्रक्रिया हो; पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पनि प्रदर्शन गर्दछ, एक लागू विद्युतीय क्षेत्रको परिणामस्वरूप मेकानिकल तनावको आन्तरिक उत्पादन। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छ जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ, जुन अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन सहित विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ। पाइजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउन, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट प्रिन्टिङमा, घडी जनरेटरहरूमा, इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा, माइक्रोब्यालेन्सहरूमा, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरूमा, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity दैनिक अनुप्रयोगहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जस्तै खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरूमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्रीहरूमा, जसले तापक्रम परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ। यो प्रभाव कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनस द्वारा 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरिएको थियो, रेने हाई र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गर्दै, जसले मेकानिकल तनाव र बिजुली चार्ज बीचको सम्बन्ध राखे, यद्यपि तिनीहरूका प्रयोगहरू अनिर्णय साबित भए।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको संयुक्त ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। क्युरीजले प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शनमा यसलाई धेरै बढाइचढाइ गरिएको थियो।
पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूले पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। दशकौंसम्म, piezoelectricity प्रयोगशाला जिज्ञासा बनेको थियो, तर यो पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबुच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो, जसले प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू पीजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम र कडाइका साथ पिजोइलेक्ट्रिकिटीको प्रयोग गरेर परिभाषित गरेको थियो।
पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोग पहिलो विश्वयुद्धको समयमा सोनारको विकाससँगै सुरु भयो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो जुन सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको थियो, र फिर्ता गरिएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन। ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जन गरेर र कुनै वस्तुबाट उछालिरहेको ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय मापन गरेर, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। तिनीहरूले सोनारलाई सफल बनाउन पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरे, र परियोजनाले निम्न दशकहरूमा पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र रुचि सिर्जना गर्यो।
नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्री र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो। पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले विभिन्न क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे, जस्तै सिरेमिक फोनोग्राफ कारतूस, जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो, अधिक सटीक रेकर्ड प्लेयरहरूको लागि बनाइयो जुन सस्तो र निर्माण गर्न सजिलो थियो। अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकासले तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरूको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापनको लागि अनुमति दियो, परिणामस्वरूप सामग्री अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति भयो। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूले सामग्रीमा अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँछन् र कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्छन्, संरचनात्मक सुरक्षा सुधार गर्दछ।
दोस्रो विश्वयुद्धले संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस र जापानमा स्वतन्त्र अनुसन्धान समूहहरू फेर भनिने सिंथेटिक सामग्रीको नयाँ वर्ग पत्ता लगाए।
घडी जेनरेटर
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि सामग्रीहरु को क्षमता हो। यो घटना घडी जेनरेटरहरू सहित धेरै उपयोगी अनुप्रयोगहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको छ। घडी जनरेटरहरू सटीक समयको साथ विद्युतीय संकेतहरू उत्पन्न गर्न piezoelectricity प्रयोग गर्ने उपकरणहरू हुन्।
घडी जनरेटरहरू विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै कम्प्युटर, दूरसंचार, र मोटर वाहन प्रणालीहरूमा। तिनीहरू मेडिकल उपकरणहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जस्तै पेसमेकरहरू, विद्युतीय संकेतहरूको सही समय सुनिश्चित गर्न। घडी जनरेटरहरू औद्योगिक स्वचालन र रोबोटिक्समा पनि प्रयोग गरिन्छ, जहाँ सटीक समय आवश्यक छ।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियामा आधारित छ। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, यसको मतलब पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीले विद्युतीय क्षेत्र लागू गर्दा मेकानिकल तनाव पनि उत्पन्न गर्न सक्छ। यसलाई उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ।
घडी जनरेटरहरूले सटीक समयको साथ विद्युतीय संकेतहरू उत्पन्न गर्न यो उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्छन्। पिजोइलेक्ट्रिक सामाग्री बिजुली क्षेत्र द्वारा विकृत छ, जसले यसलाई एक विशिष्ट आवृत्तिमा कम्पन गराउँछ। यो कम्पन त्यसपछि विद्युतीय संकेतमा परिणत हुन्छ, जुन सटीक समय संकेत उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिन्छ।
घडी जेनेरेटरहरू विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, चिकित्सा उपकरणहरूदेखि औद्योगिक स्वचालनसम्म। तिनीहरू भरपर्दो, सही, र प्रयोग गर्न सजिलो छन्, तिनीहरूलाई धेरै अनुप्रयोगहरूको लागि लोकप्रिय विकल्प बनाउँदै। Piezoelectricity आधुनिक प्रविधिको एक महत्त्वपूर्ण भाग हो, र घडी जनरेटरहरू यस घटनाको धेरै अनुप्रयोगहरू मध्ये एक मात्र हुन्।
इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा विद्युत चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि ठोस पदार्थहरु को क्षमता हो। यो घटना, पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनेर चिनिन्छ, विभिन्न इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ, इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूमा पिकअपदेखि आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा ट्रिगरहरू सम्म।
Piezoelectricity ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) बाट लिइएको हो जसको अर्थ "निचोड" वा "प्रेस" र ἤλεκτρον (ēlektron) को अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो। पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू क्रिस्टल, सिरेमिक, र जैविक पदार्थहरू जस्तै हड्डी र डीएनए प्रोटीनहरू हुन्, जसले पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो। यो एक उल्टो प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पनि प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रको परिणामस्वरूप मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छ जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ, जुन अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ।
पाइजोइलेक्ट्रिकिटीको खोजको श्रेय फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरीलाई दिइएको छ, जसले १८८० मा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गरेका थिए। पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको उनीहरूको संयुक्त ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइले पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणीलाई जन्म दियो, र प्रि-डिक्टिक क्षमता क्रिस्टल व्यवहार टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावसँग प्रदर्शन गरिएको थियो।
Piezoelectricity विभिन्न दैनिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ, जस्तै खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरूमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्री जसले तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ। यो अध्ययन कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले मेकानिकल तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। स्कटल्याण्डको क्युरी कम्पेन्सेटर संग्रहालयमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्यले क्युरी भाइहरूद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन नगरेसम्म प्रयोगहरू निर्णायक साबित भए।
Piezoelectricity विभिन्न इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ, इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूमा पिकअपदेखि आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा ट्रिगरहरू सम्म। यो ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउन, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जेनेरेटर, माइक्रोब्यालेन्स, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। Piezoelectricity पनि स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूको लागि आधार हो, जुन परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ।
माइक्रोलेन्स
Piezoelectricity लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा विद्युत चार्ज जम्मा गर्न को लागी केहि ठोस पदार्थहरु को क्षमता हो। Piezoelectricity ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) बाट आएको हो, जसको अर्थ "निचोड" वा "प्रेस", र ἤλεκτρον (ēlektron), जसको अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
Piezoelectricity विभिन्न दैनिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपका लागि ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्ने। यो ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउन, र पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रणमा पनि प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity पनि उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ, र घडी जनरेटर र माइक्रोब्यालेन्स जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको आधार हो। Piezoelectricity पनि अल्ट्रासोनिक नोजलहरू र अल्ट्राफाइन फोकसिंग अप्टिकल एसेम्बलीहरू चलाउन प्रयोग गरिन्छ।
1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटीको खोज फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीलाई श्रेय दिइएको छ। क्युरी भाइहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको आफ्नो ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइलाई पिजोइलेक्ट्रिकिटीको अवधारणालाई जन्म दिनको लागि संयोजन गरे। तिनीहरूले क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न सक्षम थिए र टूमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूमा प्रभाव प्रदर्शन गरे।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको थियो, ध्वनिको उत्पादन र पहिचान सहित। प्रथम विश्वयुद्धको समयमा सोनारको विकास पिजोइलेक्ट्रिकिटीको प्रयोगमा ठूलो सफलता थियो। दोस्रो विश्वयुद्ध पछि, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस र जापानका स्वतन्त्र अनुसन्धान समूहहरूले फेरोइलेक्ट्रिक्स भनिने सिंथेटिक सामग्रीको नयाँ वर्ग पत्ता लगाए, जसले प्राकृतिक सामग्रीहरू भन्दा दस गुणा बढी पिजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरू प्रदर्शन गर्यो।
यसले बेरियम टाइटनेट र पछि लिड जिरकोनेट टाइटेनेट सामग्रीको गहन अनुसन्धान र विकासको नेतृत्व गर्यो, जसमा विशेष अनुप्रयोगहरूको लागि विशिष्ट गुणहरू थिए। दोस्रो विश्वयुद्ध पछि बेल टेलिफोन प्रयोगशालाहरूमा पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूको प्रयोगको एउटा महत्त्वपूर्ण उदाहरण विकसित गरिएको थियो।
रेडियो टेलिफोनी इन्जिनियरिङ विभागमा काम गर्ने फ्रेडरिक आर लाकले एक कट क्रिस्टलको विकास गरे जुन तापक्रमको विस्तृत दायरामा सञ्चालन हुन्छ। अभावको क्रिस्टललाई अघिल्लो क्रिस्टलको भारी सामानहरू आवश्यक पर्दैन, विमानमा यसको प्रयोगलाई सहज बनाउँदै। यस विकासले सहयोगी वायु सेनाहरूलाई उड्डयन रेडियो प्रयोग गरेर समन्वित सामूहिक आक्रमणहरूमा संलग्न हुन अनुमति दियो।
संयुक्त राज्यमा पिजोइलेक्ट्रिक उपकरण र सामग्रीको विकासले धेरै कम्पनीहरूलाई व्यापारमा राख्यो, र क्वार्ट्ज क्रिस्टलको विकासलाई व्यावसायिक रूपमा शोषण गरियो। पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू मेडिकल इमेजिङ, अल्ट्रासोनिक सफाई, र थप सहित विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ।
ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजल
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको केही ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र हड्डी र डीएनए जस्ता जैविक पदार्थहरूमा जम्मा हुने विद्युतीय चार्ज हो। यो लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रिया हो र ग्रीक शब्द 'पिजेइन', जसको अर्थ 'निचोड' वा 'प्रेस', र 'इलेक्ट्रोन', जसको अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोतबाट आएको हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो। यो एक उल्ट्याउने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। यसको उदाहरण लिड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू हुन्, जसले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, जब बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू गरिन्छ, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्दछ, जसको परिणामस्वरूप उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव हुन्छ, जुन अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादन हो।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए र त्यसपछि यो ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। Piezoelectricity ले खाना पकाउने र तताउने यन्त्रहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्ने जस्ता दैनिक प्रयोगहरू पनि फेला पार्छ।
पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्ने सामग्री हो, कार्ल लिनियस, फ्रान्ज एपिनस र मध्य 18 औं शताब्दीको रेखाचित्र ज्ञान रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलले अध्ययन गरेका थिए जसले यान्त्रिक तनाव र बीचको सम्बन्धलाई पोष्ट गरे। बिजुली चार्ज। यो प्रमाणित गर्न प्रयोगहरू निर्णायक थिए।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको बारेमा उनीहरूको ज्ञानको संयोजन र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरू बुझ्नले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दियो र उनीहरूलाई क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न अनुमति दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावबाट प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम र पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट गणितीय रूपमा अनुमान गरिएको कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न क्युरीहरूले यसलाई धेरै बढाइचढाइ गरे।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। दशकौंसम्म, पाइजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोगशालाको जिज्ञासा बनेको थियो, तर पियरे र मारी क्युरीले पाइजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउन र परिभाषित गर्ने काममा पोलोनियम र रेडियमको खोजमा यो महत्त्वपूर्ण उपकरण थियो। यो Woldemar Voigt को Lehrbuch der Kristallphysik (क्रिस्टल भौतिकी को पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशन मा परिणत भयो, जसले प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरु लाई piezoelectricity मा सक्षम वर्णन गर्यो र tensor विश्लेषण को माध्यम बाट piezoelectric constants लाई कडाईका साथ परिभाषित गर्यो।
पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोग सोनारबाट सुरु भयो, जुन पहिलो विश्वयुद्धको समयमा विकसित भएको थियो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। डिटेक्टरमा उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जित गरेपछि फर्किएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन स्टिल प्लेटहरूमा सावधानीपूर्वक टाँसिएको पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो, जसलाई हाइड्रोफोन भनिन्छ। कुनै वस्तुबाट निस्कने ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्छन्। सोनारमा पिजोइलेक्ट्रिकिटीको यो प्रयोग सफल भयो, र परियोजनाले दशकौंसम्म पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो।
नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो, र पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले सिरेमिक फोनोग्राफ कारतूस जस्ता क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे, जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो, अझ सटीक रेकर्ड प्लेयरहरूको लागि बनाइयो जुन मर्मत गर्न सस्तो र निर्माण गर्न सजिलो थियो। । अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकासले तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरूको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापनको लागि अनुमति दियो, परिणामस्वरूप सामग्री अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति भयो। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूले सामग्रीको माध्यमबाट अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँछन् र कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्छन्।
अल्ट्राफाइन फोकसिंग अप्टिकल असेंबलीहरू
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको मेकानिकल तनावको अधीनमा हुँदा विद्युतीय चार्ज जम्मा गर्ने केही सामग्रीहरूको क्षमता हो। यो उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको विद्युतीय र मेकानिकल अवस्थाहरू बीच एक रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो। Piezoelectricity एक उल्ट्याउने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ piezoelectricity प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स piezoelectric प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल तनावको आन्तरिक उत्पादन हो।
Piezoelectricity विभिन्न प्रकारका अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ, ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, र उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन सहित। Piezoelectricity inkjet मुद्रण, घडी जेनरेटर, इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, माइक्रोब्यालेन्स, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजल, र अल्ट्राफाइन फोकस अप्टिकल असेंबलीहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरी द्वारा 1880 मा पत्ता लगाइएको थियो। पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उपयोगी अनुप्रयोगहरूमा शोषण गरिन्छ, जस्तै ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, र उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन। Piezoelectric inkjet मुद्रण पनि प्रयोग गरिन्छ, साथै घडी जेनरेटरहरू, इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, माइक्रोब्यालेन्सहरू, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकसिङ अप्टिकल असेंबलीहरू।
Piezoelectricity ले खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र तापक्रम परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्ने पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्रीहरूको लागि ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पादन गर्ने जस्ता दैनिक प्रयोगहरूमा आफ्नो बाटो फेला पारेको छ। यो प्रभाव कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनस द्वारा 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरिएको थियो, रेने हाई र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गर्दै जसले मेकानिकल तनाव र बिजुली चार्ज बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। तिनीहरूको पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइको साथ, तिनीहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दिए। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावमा प्रदर्शन गरिएको थियो।
सोडियम र पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट, र क्वार्ट्ज र रोशेल नुनले पाइजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न प्रयोग गरियो, यद्यपि आकारमा परिवर्तन धेरै बढाइचढाइ थियो। क्युरीजले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गरे, र कन्भर्स इफेक्ट गणितीय रूपमा 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा आधारभूत थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट निकालिएको थियो। क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र इलेक्ट्रो-को पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरू।
पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण नबन्दा सम्म, piezoelectricity एक प्रयोगशाला जिज्ञासा रह्यो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो। यसले piezoelectricity मा सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू वर्णन गर्यो र piezoelectric यन्त्रहरूको व्यावहारिक प्रयोगको लागि टेन्सर विश्लेषण प्रयोग गरेर piezoelectric constants लाई कडाइका साथ परिभाषित गर्यो।
सोनारको विकास एक सफल परियोजना थियो जसले पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा गहन विकास र रुचि सिर्जना गर्यो। दशकौं पछि, नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्री र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो। पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले विभिन्न क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे, जस्तै सिरेमिक फोनोग्राफ कारतूस, जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र रेकर्ड प्लेयरहरूलाई सस्तो र मर्मत र निर्माण गर्न सजिलो बनायो। अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकासले तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरूको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापनको लागि अनुमति दियो, जसको परिणामस्वरूप सामग्री अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति भयो। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूले सामग्रीमा अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँछन् र कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्छन्, संरचनात्मक सुरक्षा सुधार गर्दछ।
Piezoelectricity रुचि को क्षेत्र को शुरुवात क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरु बाट विकसित नयाँ सामग्री को लाभदायक पेटेंट संग सुरक्षित गरिएको थियो, जुन एक piezoelectric सामाग्री को रूप मा व्यावसायिक रूप देखि शोषण गरिएको थियो। वैज्ञानिकहरूले उच्च प्रदर्शन सामग्रीको खोजी गरे, र सामग्रीमा प्रगति र निर्माण प्रक्रियाहरूको परिपक्वताको बावजुद, संयुक्त राज्यको बजार द्रुत रूपमा बढ्न सकेन। यसको विपरित, जापानी उत्पादकहरूले द्रुत रूपमा जानकारी साझा गरे र संयुक्त राज्य अमेरिकाको पिजोइलेक्ट्रिक उद्योगमा वृद्धिको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरूले जापानी उत्पादकहरूको विपरीत पीडित भयो।
Piezoelectric मोटर्स
यस खण्डमा, म आधुनिक प्रविधिमा पिजोइलेक्ट्रिकिटी कसरी प्रयोग गरिन्छ भन्ने बारेमा कुरा गर्नेछु। इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरूका लागि एटमको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्ने स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूबाट, पिजोइलेक्ट्रिकिटी धेरै उपकरणहरूको अभिन्न अंग भएको छ। म piezoelectricity को इतिहास र यो कसरी विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ भनेर अन्वेषण गर्नेछु।
स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको फारम आधार
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको केही ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र हड्डी र डीएनए जस्ता जैविक पदार्थहरूमा जम्मा हुने विद्युतीय चार्ज हो। यो लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया हो, र शब्द piezoelectricity ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) बाट आएको हो जसको अर्थ "निचोड" वा "प्रेस" र ἤλεκτρον (ēlektron) को अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू गति उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्ने उपकरणहरू हुन्। यो प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रिया हो। यो एक उल्टो प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पनि प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रको परिणामस्वरूप मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्ने सामग्रीका उदाहरणहरू लिड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू हुन्।
पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उपयोगी अनुप्रयोगहरूमा शोषण गरिन्छ, जस्तै ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जेनेरेटरहरू, र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू जस्तै माइक्रोब्यालेन्सहरू र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरूको लागि ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार पनि बनाउँछ, जुन परमाणुको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरी द्वारा 1880 मा पत्ता लगाइएको थियो। पाइजो क्रिस्टल र क्युरी कम्पेन्सेटरको दृश्य स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा देख्न सकिन्छ, जुन भाइहरू पियरे र ज्याक क्युरीद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको बारेमा उनीहरूको ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइको संयोजनले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दियो, जसले उनीहरूलाई क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न अनुमति दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम र पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट, र क्वार्ट्ज र रोशेल नुनले पाइजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिएको थियो, यद्यपि यसलाई क्युरीहरूले धेरै बढाइचढाइ गरे।
तिनीहरूले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको पनि भविष्यवाणी गरे, र यो गणितीय रूपमा 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा आधारभूत थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट निकालिएको थियो। क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र इलेक्ट्रो-इलास्टो-को पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा मेकानिकल विकृतिहरू।
पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण नबन्दा सम्म, piezoelectricity एक प्रयोगशाला जिज्ञासा रह्यो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू अन्वेषण र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो, जसले प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरूलाई पिजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम र कडाइका साथ परिभाषित गरेको थियो।
यसले सोनार जस्ता पाइजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोगको नेतृत्व गर्यो, जुन पहिलो विश्वयुद्धको समयमा विकसित भएको थियो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। यो डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो जसलाई सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको थियो, र ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जन गरेपछि फर्काइएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन। कुनै वस्तुबाट निस्कने ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। तिनीहरूले यस सोनारलाई सफल बनाउन पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरे, र परियोजनाले दशकौंसम्म पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो।
नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो, र पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले धेरै क्षेत्रमा घरहरू फेला पारे, जस्तै सिरेमिक फोनोग्राफ कारतूस, जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो र अधिक सटीक रेकर्ड प्लेयरहरूको लागि बनाइयो जुन सस्तो र सजिलो थियो। बनाउनु। अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकासले तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरूको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापनको लागि अनुमति दियो, परिणामस्वरूप सामग्री अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति भयो। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूले सामग्रीमा अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँछन् र कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्छन्, संरचनात्मक सुरक्षा सुधार गर्दछ।
दोस्रो विश्वयुद्धको समयमा, संयुक्त राष्ट्रमा स्वतन्त्र अनुसन्धान समूहहरू
एटमको स्केलमा छविहरू समाधान गर्नुहोस्
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको केही ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र हड्डी र डीएनए जस्ता जैविक पदार्थहरूमा जम्मा हुने विद्युतीय चार्ज हो। यो लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया हो र ग्रीक शब्द 'piezein' बाट लिइएको हो, जसको अर्थ निचोड वा थिच्नु हो। पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो।
Piezoelectricity एक उल्टाउन सकिने प्रक्रिया हो, र piezoelectric प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स piezoelectric प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रको परिणामस्वरूप मेकानिकल तनावको आन्तरिक उत्पादन हो। यसका उदाहरणहरूमा लेड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू समावेश छन्, जसले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्दछ जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, जुन उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको रूपमा चिनिन्छ र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए। पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन, घडी जेनेरेटर, र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। माइक्रोब्यालेन्स र ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार पनि बनाउँछ, जुन परमाणुको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity दैनिक अनुप्रयोगहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जस्तै खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्ने। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्ने सामग्री हो, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए। René Haüy र Antoine César Becquerel को ज्ञानमा चित्रण गर्दै, तिनीहरूले यान्त्रिक तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखे, तर तिनीहरूका प्रयोगहरू निर्णायक साबित भए।
ग्लासगोको हन्टेरियन संग्रहालयका आगन्तुकहरूले पाइजो क्रिस्टल क्युरी कम्पेन्सेटर हेर्न सक्छन्, भाइहरू पियरे र ज्याक क्युरीद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन। पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग मिलेर, तिनीहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दिए। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम र पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट, र क्वार्ट्ज र रोशेल नुनले पाइजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्दछ, र पिजोइलेक्ट्रिक डिस्कले विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्दछ, यद्यपि आकारमा परिवर्तन धेरै बढाइचढाइ छ। क्युरीहरूले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न सक्षम थिए, र कन्भर्स इफेक्टलाई 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यानले आधारभूत थर्मोडाइनामिक सिद्धान्तहरूबाट गणितीय रूपमा निकालेको थियो।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। दशकौंसम्म, piezoelectricity प्रयोगशाला जिज्ञासा बनेको थियो, तर यो पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो।
पिकअपहरू इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू
पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू विद्युतीय मोटरहरू हुन् जसले पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावलाई विद्युतीय ऊर्जालाई मेकानिकल ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न प्रयोग गर्दछ। पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनेको मेकानिकल तनावको अधीनमा हुँदा बिजुली चार्ज उत्पन्न गर्न केहि सामग्रीहरूको क्षमता हो। पाइजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू विभिन्न प्रकारका अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, घडी र घडीहरू जस्ता साना यन्त्रहरू पावर गर्नेदेखि ठूला मेसिनहरू जस्तै रोबोट र चिकित्सा उपकरणहरू पावर गर्न।
पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू पिकअपहरू इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूमा प्रयोग गरिन्छ। यी पिकअपहरूले गिटार तारको कम्पनलाई विद्युतीय संकेतमा रूपान्तरण गर्न पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्दछ। यो संकेत त्यसपछि एम्प्लीफाइड र एम्पलीफायरमा पठाइन्छ, जसले गिटारको आवाज उत्पन्न गर्दछ। Piezoelectric पिकअपहरू आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जहाँ तिनीहरू ड्रम हेडहरूको कम्पन पत्ता लगाउन र तिनीहरूलाई विद्युतीय संकेतमा रूपान्तरण गर्न प्रयोग गरिन्छ।
पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जसले सतहमा सानो प्रोब सार्न piezoelectric प्रभाव प्रयोग गर्दछ। यसले माइक्रोस्कोपलाई परमाणुको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न अनुमति दिन्छ। पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू इन्कजेट प्रिन्टरहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जहाँ तिनीहरू प्रिन्ट हेडलाई पृष्ठभरि पछाडि सार्न प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectric मोटर्स चिकित्सा उपकरणहरू, मोटर वाहन घटकहरू, र उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्स सहित अन्य अनुप्रयोगहरूको एक किस्म मा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरू पनि औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै सटीक भागहरूको उत्पादन र जटिल घटकहरूको संयोजनमा। पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जुन मेडिकल इमेजिङ र सामग्रीमा त्रुटिहरू पत्ता लगाउन प्रयोग गरिन्छ।
समग्रमा, पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू साना यन्त्रहरूलाई पावर गर्नेदेखि ठूला मेसिनहरूलाई पावर गर्नेसम्मका विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरू पिकअपहरू इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू, आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरू, स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरू, इन्कजेट प्रिन्टरहरू, मेडिकल उपकरणहरू, अटोमोटिभ कम्पोनेन्टहरू, र उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्सहरूमा प्रयोग गरिन्छ। पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा र सामग्रीमा त्रुटिहरू पत्ता लगाउन पनि प्रयोग गरिन्छ।
आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रम ट्रिगर गर्दछ
पिजोइलेक्ट्रिकिटी भनेको केही ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक र हड्डी र डीएनए जस्ता जैविक पदार्थहरूमा जम्मा हुने विद्युतीय चार्ज हो। यो लागू मेकानिकल तनावमा यी सामग्रीहरूको प्रतिक्रिया हो। piezoelectricity शब्द ग्रीक शब्द "piezein" बाट आएको हो, जसको अर्थ "निचाउनु वा थिच्नु", र शब्द "इलेक्ट्रोन", जसको अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू गति उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्ने उपकरणहरू हुन्। यो प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो एक उल्ट्याउने प्रक्रिया हो, जसको अर्थ पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। यसको उदाहरण लिड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरू हुन्, जसले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, क्रिस्टलहरूले अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्दै, तिनीहरूको स्थिर आयाम परिवर्तन गर्दछ।
पिजोइलेक्ट्रिक मोटरहरू विभिन्न दैनिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै:
• खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरूमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्दै
• टर्च, सिगरेट लाइटर, र पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव सामग्री
• तापक्रम परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दै
• ध्वनिको उत्पादन र पहिचान
• Piezoelectric inkjet मुद्रण
• उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन
घडी जनरेटर र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू
• सूक्ष्म सन्तुलन
• अल्ट्रासोनिक नोजलहरू र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू ड्राइभ गर्नुहोस्
• स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार बनाउँछ
• परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्नुहोस्
• इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू पिकअपहरू
• आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरू ट्रिगर गर्दछ।
Piezoelectric Transducers को इलेक्ट्रोमेकानिकल मोडेलिङ
यस खण्डमा, म पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसरहरूको इलेक्ट्रोमेकानिकल मोडेलिङको अन्वेषण गर्नेछु। म पिजोइलेक्ट्रिकिटीको खोजको इतिहास, यसको अस्तित्व प्रमाणित गर्ने प्रयोगहरू, र पिजोइलेक्ट्रिक उपकरण र सामग्रीहरूको विकासलाई हेर्दैछु। म फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरी, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनस, रेने हाउ र एन्टोइन सेजर बेकरेल, गेब्रियल लिप्पम्यान र वोल्डेमार भोइग्टको योगदानको बारेमा पनि छलफल गर्नेछु।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरी
Piezoelectricity एक इलेक्ट्रोमेकानिकल घटना हो जहाँ इलेक्ट्रिक चार्ज निश्चित ठोस पदार्थहरू जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक, र हड्डी र DNA जस्ता जैविक पदार्थहरूमा जम्मा हुन्छ। यो चार्ज लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रियामा उत्पन्न हुन्छ। 'piezoelectricity' शब्द ग्रीक शब्द 'piezein' बाट आएको हो, जसको अर्थ 'निचाउनु वा थिच्नु', र 'इलेक्ट्रोन', जसको अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममिति भएको सामग्रीमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, अर्थात् पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जहाँ मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन लागू गरिएको विद्युतीय क्षेत्रको प्रतिक्रियामा उत्पादन गरिन्छ। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरित, जब बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू गरिन्छ, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्दछ, उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनेर चिनिने प्रक्रियामा अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्दछ।
1880 मा, फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरीले पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पत्ता लगाए र त्यसपछि यो ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जेनेरेटर, र इलेक्ट्रोनिक लगायतका विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीका लागि माइक्रोब्यालेन्स र ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू जस्ता यन्त्रहरू। यसले प्रोब माइक्रोस्कोपहरू स्क्यान गर्ने आधार पनि बनाउँछ, जसले परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity ले खाना पकाउने र तताउने यन्त्रहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पन्न गर्ने जस्ता दैनिक प्रयोगहरू पनि फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जहाँ कुनै सामग्रीले तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। मेकानिकल तनाव र बिजुली चार्ज, यद्यपि तिनीहरूका प्रयोगहरू निर्णायक साबित भए।
अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञानलाई संयोजन गरेर, क्युरीहरूले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दिन र क्रिस्टलहरूको व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न सक्षम भए। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावमा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो। पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्दछ, यद्यपि यो क्युरीजको प्रदर्शनमा धेरै बढाइचढाइ गरिएको छ। तिनीहरूले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न र 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट गणितीय रूपमा अनुमान गर्न सक्षम थिए।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। त्यसपछिका दशकहरूमा, पियरे र मारी क्युरीले पोलोनियम र रेडियमको खोजमा महत्त्वपूर्ण उपकरण नबन्दासम्म पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोगशालाको जिज्ञासा बनेको थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरूको अन्वेषण र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको 'लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक' (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो।
प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो
Piezoelectricity एक इलेक्ट्रोमेकानिकल घटना हो जसमा क्रिस्टल, सिरेमिक, र हड्डी र DNA जस्ता जैविक पदार्थहरू जस्ता निश्चित ठोस पदार्थहरूमा विद्युतीय चार्ज जम्मा हुन्छ। यो लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रिया हो, र 'piezoelectricity' शब्द ग्रीक शब्द 'piezein' बाट आएको हो, जसको अर्थ 'निचाउनु वा थिच्नु', र 'élektron', जसको अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीच रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो एक उल्टो प्रक्रिया हो; पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पनि प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छन् जब एक बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू गरिन्छ, उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ, जुन अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए। त्यसपछि यो ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुली उत्पादन, घडी जेनेरेटर, र माइक्रोब्यालेन्स जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। , ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार पनि बनाउँछ, जसले परमाणुको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ, र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरू।
Piezoelectricity खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पादन गर्न दैनिक प्रयोगहरू फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जसमा सामग्रीले तापक्रम परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए, जसले रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए। मेकानिकल तनाव र बिजुली चार्ज बीच। प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो।
पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको संयुक्त ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टलहरूको व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावमा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। क्युरीजले प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शनमा यो धेरै बढाइचढाइ गरिएको थियो।
भाइहरू पियरे र ज्याक क्युरीले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गरेका थिए, र कन्भर्स इफेक्ट गणितीय रूपमा 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा आधारभूत थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट निकालिएको थियो। क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पूर्ण प्रमाणको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको उल्टोपन।
दशकौंसम्म, piezoelectricity प्रयोगशाला जिज्ञासा बनेको थियो, तर यो पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण थियो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो। यसले पिजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू वर्णन गर्यो र टेन्सर विश्लेषण प्रयोग गरेर पिजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरूलाई कडा रूपमा परिभाषित गर्यो। यो पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसरहरूको पहिलो व्यावहारिक अनुप्रयोग थियो, र सोनार पहिलो विश्वयुद्धको समयमा विकसित भएको थियो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे।
कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनस
Piezoelectricity एक इलेक्ट्रोमेकानिकल घटना हो जसमा क्रिस्टल, सिरेमिक, र हड्डी र DNA जस्ता जैविक पदार्थहरू जस्ता निश्चित ठोस पदार्थहरूमा विद्युतीय चार्ज जम्मा हुन्छ। यो चार्ज लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रियामा उत्पन्न हुन्छ। piezoelectricity शब्द ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) बाट आएको हो जसको अर्थ "निचाउनु वा थिच्नु" र ἤλεκτρον (ēlektron) को अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, अर्थात् पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जुन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट उत्पन्न मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन हो। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छ जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, जुन उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनेर चिनिन्छ र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ।
1880 मा, फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री ज्याक र पियरे क्युरीले पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पत्ता लगाए र त्यसपछि यो धेरै उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ, जसमा ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जनरेटरहरू, इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, माइक्रोब्यालेन्सहरू समावेश छन्। , ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपहरूको लागि आधार पनि बनाउँछ, जुन परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न प्रयोग गरिन्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Piezoelectricity दैनिक प्रयोगहरूमा पनि पाइन्छ, जस्तै खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरूमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जुन सामग्रीले तापक्रम परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ। यो प्रभाव कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनस द्वारा 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरिएको थियो, रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गर्दै, जसले मेकानिकल तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखेका थिए, यद्यपि तिनीहरूका प्रयोगहरू निर्णायक साबित भए।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञानको संयोजनले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र रोशेल नुनबाट क्वार्ट्जले पाइजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र पिजोइलेक्ट्रिक डिस्कले विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्दछ, यद्यपि यो क्युरीजको प्रदर्शनमा धेरै बढाइचढाइ गरिएको छ।
कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी र मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट यसको गणितीय कटौती 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यानले गरेका थिए। क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र इलेक्ट्रो-इलास्टो-को पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा मेकानिकल विकृतिहरू। दशकौंसम्म, piezoelectricity प्रयोगशाला जिज्ञासा बनेको थियो जबसम्म यो पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण बन्यो, जसले piezoelectricity को प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरु को अन्वेषण र परिभाषित गर्न को लागी प्रयोग गर्यो। यो Woldemar Voigt को Lehrbuch der Kristallphysik (क्रिस्टल भौतिकी को पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशन मा परिणत भयो, जसले प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरु लाई piezoelectricity को लागि सक्षम वर्णन गर्यो र tensor विश्लेषण को उपयोग गरेर piezoelectric constants लाई कडाईका साथ परिभाषित गर्यो।
पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसरहरूको यो व्यावहारिक प्रयोगले पहिलो विश्वयुद्धको दौडान सोनारको विकासको नेतृत्व गर्यो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलले बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो जुन स्टिल प्लेटहरूमा ध्यानपूर्वक टाँसिएको थियो, र ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जन गरेपछि फर्काइएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन। कुनै वस्तुबाट निस्कने ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। तिनीहरूले यस सोनारलाई सफल बनाउन पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरे, र परियोजनाले पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास र चासो सिर्जना गर्यो।
Rene Hauy र Antoine Cesar Becquerel
Piezoelectricity एक इलेक्ट्रोमेकानिकल घटना हो जुन तब हुन्छ जब केहि ठोस पदार्थहरू, जस्तै क्रिस्टल, सिरेमिक, र जैविक पदार्थ जस्तै हड्डी र DNA, लागू मेकानिकल तनाव को प्रतिक्रिया मा बिजुली चार्ज जम्मा गर्दछ। Piezoelectricity ग्रीक शब्द 'piezein' बाट व्युत्पन्न भएको हो, जसको अर्थ 'निचाउनु वा थिच्नु' र 'इलेक्ट्रोन', जसको अर्थ 'एम्बर', विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीहरूमा मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, अर्थात् पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव, वा लागू विद्युतीय क्षेत्रको परिणामस्वरूप मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन प्रदर्शन गर्दछ। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरित, बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू हुँदा क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छन्, परिणामस्वरूप उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादन।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पत्ता लगाए। यो प्रभाव विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ, जसमा ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जनरेटरहरू, र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू समावेश छन्। जस्तै माइक्रोब्यालेन्सहरू, ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू, र अल्ट्राफाइन फोकस गर्ने अप्टिकल एसेम्बलीहरू। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार पनि बनाउँछ, जसले परमाणुहरूको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ। Piezoelectricity पनि इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूको लागि पिकअपहरूमा प्रयोग गरिन्छ, र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूको लागि ट्रिगरहरू।
पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पहिलो पटक कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनस द्वारा 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरिएको थियो, रेने हाउ र एन्टोइन सेजर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गर्दै, जसले मेकानिकल तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। यद्यपि, प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो। पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको ज्ञान, र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग मिलेर, यसले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणी, र क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्ने क्षमतालाई जन्म दियो। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावमा प्रदर्शन गरिएको थियो। सोडियम पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। स्कटल्याण्डको संग्रहालयमा क्युरीजको प्रदर्शनमा यो प्रभावलाई धेरै बढाइचढाइ गरिएको थियो, जसले प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव देखाएको थियो।
पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूले पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। पियरे र मारी क्युरीले पोलोनियम र रेडियमको खोजमा महत्वपूर्ण उपकरण नबन्दासम्म, पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोगशालाको जिज्ञासाको विषय बनेको छ। यो कामले वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल फिजिक्सको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भएको पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरूको अन्वेषण र परिभाषित गर्यो।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र कन्भर्स इफेक्टको मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरू गणितीय रूपमा निकाल्न गए। यो 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा गरिएको थियो। पीजोइलेक्ट्रिकिटी त्यसपछि प्रथम विश्व युद्ध को समयमा सोनार को विकास गर्न को लागी प्रयोग गरीएको थियो। फ्रान्स मा, पॉल लाङ्गेभिन र उनका सहकर्मीहरु एक अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टर को विकास गरे। यो डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर, सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको, र फिर्ता गरिएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन समावेश थियो। ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जन गरेर र कुनै वस्तुबाट उछालिएको ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्छन्।
पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलको प्रयोग दोस्रो विश्वयुद्ध पछि बेल टेलिफोन प्रयोगशालाहरू द्वारा विकसित गरिएको थियो। रेडियो टेलिफोनी इन्जिनियरिङ विभागमा काम गर्ने फ्रेडरिक आर लाकले एक कट क्रिस्टलको विकास गरे जुन तापक्रमको विस्तृत दायरामा काम गर्न सक्छ। अभावको क्रिस्टललाई अघिल्लो क्रिस्टलको भारी सामानहरू आवश्यक पर्दैन, विमानमा यसको प्रयोगलाई सहज बनाउँदै। यस विकासले सहयोगी वायु सेनाहरूलाई विमानन रेडियो प्रयोग गरेर समन्वित सामूहिक आक्रमणहरूमा संलग्न हुन अनुमति दियो। संयुक्त राज्य अमेरिकामा पिजोइलेक्ट्रिक उपकरण र सामग्रीको विकासले कम्पनीहरूलाई क्षेत्रमा युद्धकालको शुरुवातको विकासमा राख्यो, र विकसित नयाँ सामग्रीहरूको लागि लाभदायक पेटेन्टहरू सुरक्षित गर्न रुचि राख्यो। क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरू व्यावसायिक रूपमा पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीको रूपमा शोषण गरिएको थियो, र वैज्ञानिकहरूले उच्च प्रदर्शन सामग्रीको खोजी गरे। सामग्रीमा प्रगति र निर्माण प्रक्रियाको परिपक्वताको बावजुद, संयुक्त राज्य अमेरिका
गेब्रियल लिप्पम्यान
Piezoelectricity एक इलेक्ट्रोमेकानिकल घटना हो जसमा क्रिस्टल, सिरेमिक, र हड्डी र DNA जस्ता जैविक पदार्थहरू जस्ता निश्चित ठोस पदार्थहरूमा विद्युतीय चार्ज जम्मा हुन्छ। यो इन्भर्सन सिमेट्री भएका सामग्रीहरूमा मेकानिकल र बिजुली राज्यहरू बीचको अन्तरक्रियाको परिणाम हो। Piezoelectricity पहिलो पटक फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरी द्वारा 1880 मा पत्ता लगाइएको थियो।
Piezoelectricity को विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ, ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, piezoelectric inkjet मुद्रण, र उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन सहित। Piezoelectricity ग्रीक शब्द πιέζειν (piezein) बाट लिइएको हो जसको अर्थ "निचाउनु वा थिच्नु" र ἤλεκτρον (ēlektron) को अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टाउन मिल्ने हुन्छ, यसको मतलब पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जसमा विद्युतीय क्षेत्रको प्रयोगबाट मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन परिणाम हुन्छ। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरित, बाह्य विद्युतीय क्षेत्र लागू गर्दा क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छन्, एक प्रक्रियालाई इन्वर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ। यो प्रक्रिया अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
18 औं शताब्दीको मध्यदेखि पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको अध्ययन गरिएको छ, जब कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले रेने हाउ र एन्टोइन सेसर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गर्दै मेकानिकल तनाव र विद्युतीय चार्ज बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। यद्यपि, प्रयोगहरू निर्णायक साबित भयो। पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको संयुक्त ज्ञान र अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दिएन जुन अनुसन्धानकर्ताहरूले क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न सक्षम थिए। यो टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी, र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो।
गेब्रियल लिप्पम्यानले 1881 मा, कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको आधारभूत थर्मोडाइनामिक सिद्धान्तहरू गणितीय रूपमा निकाले। क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए।
पियरे र मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियम को खोज मा एक महत्वपूर्ण उपकरण नबन्दा सम्म, piezoelectricity एक प्रयोगशाला जिज्ञासा रह्यो। पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउने र परिभाषित गर्ने तिनीहरूको काम वोल्डेमार भोइग्टको लेहरबच डेर क्रिस्टालफिजिक (क्रिस्टल भौतिकीको पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशनमा परिणत भयो। यसले पिजोइलेक्ट्रिकिटीमा सक्षम प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरू वर्णन गर्यो र टेन्सर विश्लेषणको साथ पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरूलाई कडा रूपमा परिभाषित गर्यो।
पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोग प्रथम विश्वयुद्धको समयमा सोनारको विकाससँगै सुरु भयो। पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। यो डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर, सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको, र फिर्ता गरिएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन समावेश थियो। ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च फ्रिक्वेन्सी पल्स उत्सर्जन गरेर र कुनै वस्तुबाट उछालिरहेको ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्षम भए। सोनारका लागि पिजोइलेक्ट्रिकिटीको यो प्रयोग सफल भयो, र परियोजनाले पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूमा तीव्र विकास रुचि सिर्जना गर्यो। दशकौंमा, नयाँ पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू र यी सामग्रीहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोगहरू अन्वेषण र विकास गरियो। पिजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूले सिरेमिक फोनोग्राफ कारतूसहरूबाट विभिन्न क्षेत्रहरूमा घरहरू फेला पारे जसले प्लेयर डिजाइनलाई सरल बनायो र सस्तो, सटीक रेकर्ड प्लेयरहरू सस्तो बनाए र निर्माण गर्न सजिलो बनायो, अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरूको विकास गर्न जसले तरल पदार्थको चिपचिपापन र लोचको सजिलो मापन गर्न अनुमति दिन्छ। र ठोस, सामग्री अनुसन्धान मा ठूलो प्रगति को परिणामस्वरूप। अल्ट्रासोनिक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमिटरहरूले सामग्रीमा अल्ट्रासोनिक पल्स पठाउँछन् र कास्ट मेटल र ढुङ्गाका वस्तुहरू भित्र त्रुटिहरू फेला पार्न प्रतिबिम्ब र अवरोधहरू मापन गर्छन्, संरचनात्मक सुरक्षा सुधार गर्दछ।
दोस्रो विश्वयुद्ध पछि, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस र जापानका स्वतन्त्र अनुसन्धान समूहहरूले फेरोइलेक्ट्रिक्स भनिने सिंथेटिक सामग्रीको नयाँ वर्ग पत्ता लगाए जसले प्राकृतिक सामग्रीहरू भन्दा दस गुणा बढी पिजोइलेक्ट्रिक स्थिरताहरू प्रदर्शन गर्दछ। यसले बेरियम टाइटेनेट, र पछि नेतृत्व जिरकोनेट टाइटनेट, विशेष अनुप्रयोगहरूको लागि विशिष्ट गुणहरू भएका सामग्रीहरू विकास गर्न गहन अनुसन्धानको नेतृत्व गर्यो। piezoelectric क्रिस्टल को प्रयोग को एक महत्वपूर्ण उदाहरण विकसित भएको थियो
Woldemar Voigt
Piezoelectricity एक इलेक्ट्रोमेकानिकल घटना हो जसमा क्रिस्टल, सिरेमिक, र हड्डी र DNA जस्ता जैविक पदार्थहरू जस्ता निश्चित ठोस पदार्थहरूमा विद्युतीय चार्ज जम्मा हुन्छ। यो चार्ज लागू मेकानिकल तनावको प्रतिक्रियामा उत्पन्न हुन्छ। piezoelectricity शब्द ग्रीक शब्द "piezein" बाट आएको हो, जसको अर्थ "निचाउनु वा थिच्नु", र "इलेक्ट्रोन", जसको अर्थ "एम्बर", विद्युतीय चार्जको पुरानो स्रोत हो।
पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उल्टो सममितिको साथ क्रिस्टलीय सामग्रीको मेकानिकल र विद्युतीय अवस्थाहरू बीचको रैखिक इलेक्ट्रोमेकानिकल अन्तरक्रियाको परिणाम हो। यो प्रभाव उल्टाउन मिल्ने छ, यसको मतलब पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने सामग्रीहरूले पनि रिभर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, जहाँ मेकानिकल स्ट्रेनको आन्तरिक उत्पादन लागू विद्युतीय क्षेत्रबाट हुन्छ। उदाहरणका लागि, लीड जिरकोनेट टाइटानेट क्रिस्टलहरूले मापनयोग्य पिजोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न गर्दछ जब तिनीहरूको स्थिर संरचना यसको मूल आयामबाट विकृत हुन्छ। यसको विपरीत, क्रिस्टलहरूले आफ्नो स्थिर आयाम परिवर्तन गर्न सक्छ जब बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू हुन्छ, उल्टो पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ, जुन अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ।
फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री पियरे र ज्याक क्युरीले 1880 मा पिजोइलेक्ट्रिकिटी पत्ता लगाए। पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावलाई ध्वनिको उत्पादन र पत्ता लगाउने, पिजोइलेक्ट्रिक इन्कजेट मुद्रण, उच्च भोल्टेज बिजुलीको उत्पादन, घडी जेनेरेटर र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू सहित विभिन्न उपयोगी अनुप्रयोगहरूको लागि शोषण गरिएको छ। जस्तै माइक्रोब्यालेन्स र ड्राइभ अल्ट्रासोनिक नोजलहरू अप्टिकल एसेम्बलीहरूको अल्ट्राफाइन फोकसको लागि। यसले स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपको आधार पनि बनाउँछ, जसले परमाणुको स्केलमा छविहरू समाधान गर्न सक्छ। थप रूपमा, इलेक्ट्रोनिक रूपमा एम्प्लीफाइड गिटारहरूमा पिकअपहरू र आधुनिक इलेक्ट्रोनिक ड्रमहरूमा ट्रिगरहरूले पिजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्दछ।
पिजोइलेक्ट्रिकिटीले खाना पकाउने र तताउने उपकरणहरू, टर्चहरू, सिगरेट लाइटरहरू, र थपमा ग्यास प्रज्वलित गर्न स्पार्कहरू उत्पादन गर्ने दैनिक प्रयोगहरू पनि फेला पार्छ। पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जहाँ सामग्रीले तापमान परिवर्तनको प्रतिक्रियामा विद्युतीय क्षमता उत्पन्न गर्दछ, कार्ल लिनियस र फ्रान्ज एपिनसले 18 औं शताब्दीको मध्यमा अध्ययन गरेका थिए, रेने हाउ र एन्टोइन सेजर बेकरेलको ज्ञानमा चित्रण गरेका थिए, जसले मेकानिकल बीचको सम्बन्ध राखेका थिए। तनाव र बिजुली चार्ज। यो सम्बन्ध प्रमाणित गर्न प्रयोगहरू अनिर्णय साबित भयो।
स्कटल्याण्डको हन्टेरियन संग्रहालयमा क्युरी कम्पेन्सेटरमा पाइजो क्रिस्टलको दृश्य पियरे र ज्याक क्युरी भाइहरूद्वारा प्रत्यक्ष पाइजोइलेक्ट्रिक प्रभावको प्रदर्शन हो। अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचनाहरूको बुझाइसँग पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको उनीहरूको ज्ञानको संयोजनले पाइरोइलेक्ट्रिकिटीको भविष्यवाणीलाई जन्म दियो, जसले उनीहरूलाई टुरमलाइन, क्वार्ट्ज, पुखराज, उखु चिनी र रोशेल नुन जस्ता क्रिस्टलहरूको प्रभावमा प्रदर्शन गरेको क्रिस्टल व्यवहारको भविष्यवाणी गर्न अनुमति दियो। । सोडियम र पोटासियम टार्ट्रेट टेट्राहाइड्रेट र क्वार्ट्जले पनि पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्यो, र विकृत हुँदा भोल्टेज उत्पन्न गर्न पिजोइलेक्ट्रिक डिस्क प्रयोग गरियो। क्युरीजको प्रदर्शनमा आकारमा भएको यो परिवर्तनलाई धेरै बढाइचढाइ गरिएको थियो, र तिनीहरूले कन्भर्स पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको भविष्यवाणी गर्न गए। 1881 मा गेब्रियल लिप्पम्यान द्वारा मौलिक थर्मोडायनामिक सिद्धान्तहरूबाट कन्भर्स इफेक्ट गणितीय रूपमा अनुमान गरिएको थियो।
क्युरीहरूले तुरुन्तै कन्भर्स इफेक्टको अस्तित्व पुष्टि गरे, र पिजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलहरूमा इलेक्ट्रो-इलास्टो-मेकानिकल विकृतिहरूको पूर्ण उल्टोपनको मात्रात्मक प्रमाण प्राप्त गर्न गए। त्यसपछिका दशकहरूमा, पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोगशालाको जिज्ञासा बनेको थियो, जबसम्म यो पियरे मारी क्युरी द्वारा पोलोनियम र रेडियमको खोजमा महत्त्वपूर्ण उपकरण बन्न पुग्यो, जसले यसलाई पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रदर्शन गर्ने क्रिस्टल संरचनाहरू पत्ता लगाउन र परिभाषित गर्न प्रयोग गर्यो। यो Woldemar Voigt को Lehrbuch der Kristallphysik (क्रिस्टल भौतिकी को पाठ्यपुस्तक) को प्रकाशन मा परिणत भयो, जसले प्राकृतिक क्रिस्टल वर्गहरु लाई piezoelectricity को लागि सक्षम वर्णन गर्यो र tensor विश्लेषण को उपयोग गरेर piezoelectric constants लाई कडाईका साथ परिभाषित गर्यो।
यसले सोनार जस्ता पाइजोइलेक्ट्रिक उपकरणहरूको व्यावहारिक प्रयोगको नेतृत्व गर्यो, जुन पहिलो विश्वयुद्धको समयमा विकसित भएको थियो। फ्रान्समा, पल लान्गेभिन र उनका सहकर्मीहरूले अल्ट्रासोनिक पनडुब्बी डिटेक्टरको विकास गरे। यो डिटेक्टरमा पातलो क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरूबाट बनेको ट्रान्सड्यूसर समावेश थियो जसलाई सावधानीपूर्वक स्टिल प्लेटहरूमा टाँसिएको थियो, र ट्रान्सड्यूसरबाट उच्च आवृत्ति पल्स उत्सर्जन गरेपछि फर्काइएको प्रतिध्वनि पत्ता लगाउन हाइड्रोफोन। कुनै वस्तुबाट निस्कने ध्वनि तरंगहरूको प्रतिध्वनि सुन्न लाग्ने समय नाप्दै, तिनीहरूले वस्तुको दूरी गणना गर्न सक्छन्। तिनीहरूले यो सोनारलाई सफल बनाउन पिजोइलेक्ट्रिकिटी प्रयोग गरे, र परियोजनाले गहन विकास र चासो सिर्जना गर्यो।
महत्त्वपूर्ण सम्बन्ध
- Piezoelectric Actuators: Piezoelectric actuators यन्त्रहरू हुन् जसले विद्युत ऊर्जालाई यान्त्रिक गतिमा रूपान्तरण गर्दछ। तिनीहरू सामान्यतया रोबोटिक्स, चिकित्सा उपकरणहरू, र अन्य अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ जहाँ सटीक गति नियन्त्रण आवश्यक हुन्छ।
- पिजोइलेक्ट्रिक सेन्सरहरू: पिजोइलेक्ट्रिक सेन्सरहरू दबाव, प्रवेग, र कम्पन जस्ता भौतिक मापदण्डहरू मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरू प्रायः औद्योगिक र चिकित्सा अनुप्रयोगहरू, साथै उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्समा प्रयोग गरिन्छ।
- प्रकृतिमा Piezoelectricity: Piezoelectricity केही सामग्रीहरूमा प्राकृतिक रूपमा हुने घटना हो, र धेरै जीवित जीवहरूमा पाइन्छ। यो केही जीवहरूले आफ्नो वातावरण बुझ्न र अन्य जीवहरूसँग सञ्चार गर्न प्रयोग गरिन्छ।
निष्कर्ष
Piezoelectricity एक अद्भुत घटना हो जुन विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ, सोनार देखि फोनोग्राफ कारतूस सम्म। यो मध्य 1800s देखि अध्ययन गरिएको छ, र आधुनिक प्रविधि को विकास मा ठूलो प्रभाव को लागी प्रयोग गरिएको छ। यो ब्लग पोष्टले पिजोइलेक्ट्रिकिटीको इतिहास र प्रयोगहरूको अन्वेषण गरेको छ, र आधुनिक प्रविधिको विकासमा यस घटनाको महत्त्वलाई हाइलाइट गरेको छ। piezoelectricity को बारे मा अधिक जान्न को लागी रुचि राख्नेहरु को लागी, यो पोस्ट एक महान सुरूवात बिन्दु हो।
म Joost Nusselder, Neaera को संस्थापक र एक सामग्री मार्केटर, बुबा हुँ, र मेरो जोशको केन्द्रमा गितारको साथ नयाँ उपकरणहरू प्रयोग गर्न मन पराउँछु, र मेरो टोलीसँग मिलेर, म २०२० देखि गहिरो ब्लग लेखहरू सिर्जना गर्दैछु। रेकर्डिङ र गिटार सुझावहरूको साथ वफादार पाठकहरूलाई मद्दत गर्न।
