Piezoelectricity بعض مادوں کی بجلی پیدا کرنے کی صلاحیت ہے جب مکینیکل دباؤ کا شکار ہو اور اس کے برعکس۔ یہ لفظ یونانی پیزو سے آیا ہے جس کا مطلب ہے دباؤ اور بجلی۔ یہ پہلی بار 1880 میں دریافت ہوا تھا، لیکن یہ تصور ایک طویل عرصے سے جانا جاتا ہے۔
piezoelectricity کی سب سے مشہور مثال کوارٹز ہے، لیکن بہت سے دوسرے مواد بھی اس رجحان کی نمائش کرتے ہیں۔ piezoelectricity کا سب سے عام استعمال الٹراساؤنڈ کی تیاری ہے۔
اس مضمون میں، میں piezoelectricity کیا ہے، یہ کیسے کام کرتا ہے، اور اس حیرت انگیز رجحان کے بہت سے عملی اطلاقات پر بات کروں گا۔
پیزو الیکٹرسٹی کیا ہے؟
Piezoelectricity کچھ مواد کی قابلیت ہے جو لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج پیدا کرتی ہے۔ یہ الٹی سیمیٹری کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی ریاستوں کے درمیان ایک لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے۔ پیزو الیکٹرک مواد کو ہائی وولٹیج بجلی، گھڑی کے جنریٹر، الیکٹرانک آلات، مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
پیزو الیکٹرک مواد میں کرسٹل، بعض سیرامکس، حیاتیاتی مادہ جیسے ہڈی اور ڈی این اے، اور پروٹین شامل ہیں۔ جب پیزو الیکٹرک مواد پر قوت کا اطلاق ہوتا ہے تو یہ برقی چارج پیدا کرتا ہے۔ اس چارج کو پھر آلات کو پاور کرنے یا وولٹیج بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
پیزو الیکٹرک مواد کو مختلف قسم کے ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے، بشمول:
• آواز کی پیداوار اور پتہ لگانا
پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ
• ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار
• گھڑی جنریٹر
• الیکٹرانک آلات
• مائیکرو بیلنس
الٹراسونک نوزلز چلائیں۔
• الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیاں
• پک اپ۔ الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار کے لیے
• جدید الیکٹرانک ڈرم کے لیے محرکات
• گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریوں کی پیداوار
• کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات
ٹارچ اور سگریٹ لائٹر۔
piezoelectricity کی تاریخ کیا ہے؟
Piezoelectricity 1880 میں فرانسیسی طبیعیات دان Jacques اور Pierre Curie نے دریافت کی تھی۔ یہ الیکٹرک چارج ہے جو کچھ ٹھوس مادوں میں جمع ہوتا ہے، جیسے کرسٹل، سیرامکس اور حیاتیاتی مادے، لاگو میکانکی دباؤ کے جواب میں۔ لفظ 'piezoelectricity' یونانی لفظ 'piezein' سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے 'squeeze' یا 'press'، اور 'elektron'، جس کا مطلب ہے 'amber'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کا نتیجہ ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، یعنی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔
پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں کیوری کے مشترکہ علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ نے پائرو الیکٹرکٹی کی پیشین گوئی اور کرسٹل رویے کی پیشن گوئی کرنے کی صلاحیت کو جنم دیا۔ یہ ٹورمالین، کوارٹج، پکھراج، گنے کی شکر اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر میں ظاہر ہوا تھا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں کے دوران، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم ذریعہ نہیں بن گئی۔
Piezoelectricity کا استعمال بہت سے مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا گیا ہے، جن میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، piezoelectric inkjet پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی کے جنریٹر اور الیکٹرانک آلات، مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، آپٹیکل اسمبلیوں کی الٹرا فائن فوکسنگ، اور فارمز شامل ہیں۔ ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے پروب خوردبینوں کی اسکیننگ کی بنیاد۔
Piezoelectricity روزمرہ کے استعمال کو بھی تلاش کرتی ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر، اور پائرو الیکٹرک اثر میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا، جہاں ایک مواد درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے۔
پہلی جنگ عظیم کے دوران سونار کی ترقی میں بیل ٹیلی فون لیبارٹریز کے ذریعہ تیار کردہ پیزو الیکٹرک کرسٹل کا استعمال دیکھا گیا۔ اس نے اتحادی فضائیہ کو ہوا بازی ریڈیو کا استعمال کرتے ہوئے مربوط بڑے پیمانے پر حملوں میں مشغول ہونے کا موقع دیا۔ ریاستہائے متحدہ میں پیزو الیکٹرک آلات اور مواد کی ترقی نے کمپنیوں کو مفادات کے میدان میں جنگ کے وقت کے آغاز کی ترقی میں رکھا، نئے مواد کے لیے منافع بخش پیٹنٹ حاصل کیا۔
جاپان نے ریاستہائے متحدہ کی پیزو الیکٹرک صنعت کی نئی ایپلی کیشنز اور ترقی کو دیکھا اور تیزی سے اپنی ترقی کی۔ انہوں نے معلومات کو تیزی سے شیئر کیا اور بیریم ٹائٹینیٹ اور بعد میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹینیٹ مواد کو خاص ایپلی کیشنز کے لیے مخصوص خصوصیات کے ساتھ تیار کیا۔
Piezoelectricity 1880 میں اپنی دریافت کے بعد سے ایک طویل سفر طے کر چکی ہے، اور اب روزمرہ کی مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہے۔ اس کا استعمال مواد کی تحقیق میں پیشرفت کرنے کے لیے بھی کیا گیا ہے، جیسے کہ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر، جو ایک مواد کے ذریعے الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں تاکہ کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور انقطاع کی پیمائش کی جاسکے، ساختی حفاظت کو بہتر بنایا جا سکے۔
Piezoelectricity کیسے کام کرتی ہے۔
اس سیکشن میں، میں یہ دریافت کروں گا کہ پیزو الیکٹرسٹی کیسے کام کرتی ہے۔ میں ٹھوس اشیاء میں الیکٹرک چارج جمع ہونے، لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل، اور الٹ جانے والے عمل کو دیکھوں گا جو اس رجحان کو بناتا ہے۔ میں piezoelectricity کی تاریخ اور اس کے استعمال پر بھی بات کروں گا۔
ٹھوس میں الیکٹرک چارج جمع
Piezoelectricity وہ برقی چارج ہے جو بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو مکینیکل تناؤ کا جواب ہے، اور اس کا نام یونانی الفاظ "پیزین" (نچوڑنا یا دبانا) اور "élektron" (امبر) سے آیا ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا ہم آہنگی کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی ریاستوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل سے نکلتا ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی الٹ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جہاں لاگو برقی فیلڈ سے مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل پیدا ہوتی ہے۔ ایسے مواد کی مثالیں جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتی ہیں ان میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل شامل ہیں۔
فرانسیسی ماہر طبیعیات پیئر اور جیکس کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی دریافت کی۔ اس کے بعد سے اس کا استعمال مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا گیا ہے، جس میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور الیکٹرانک آلات جیسے مائیکرو بیلنس شامل ہیں۔ اور آپٹیکل اسمبلیوں کی الٹرا فائن فوکسنگ کے لیے الٹراسونک نوزلز چلاتے ہیں۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔ Piezoelectricity الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار کے لیے پک اپ میں بھی استعمال ہوتی ہے، اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے لیے محرکات۔
پیزو الیکٹرسٹی گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاری پیدا کرنے، کھانا پکانے اور گرم کرنے کے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر، اور پائرو الیکٹرک اثر میں روزمرہ کے استعمال کو تلاش کرتی ہے، جہاں درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں مواد برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے۔ 18ویں صدی کے وسط میں کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے اس کا مطالعہ کیا، جس میں رینے ہوئے اور اینٹون سیزر بیکریل سے علم حاصل کیا گیا، جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا۔ تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پیئر اور جیک کیوری بھائیوں نے پائرو الیکٹرکٹی کے اپنے علم کو بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ کے ساتھ ملایا، جس نے پائرو الیکٹرکٹی کی پیشین گوئی کو جنم دیا۔ وہ کرسٹل کے رویے کی پیشن گوئی کرنے کے قابل تھے اور کرسٹل جیسے ٹورمالین، کوارٹج، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک میں اثر کا مظاہرہ کیا۔ سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹج نے بھی پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کی۔ پیزو الیکٹرک ڈسک جب درست شکل اختیار کر لیتی ہے تو وولٹیج پیدا کرتی ہے، اور کیوری کے مظاہرے میں شکل میں تبدیلی کو بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا جاتا ہے۔
وہ کنورس پیزو الیکٹرک اثر کی پیشین گوئی کرنے کے قابل تھے، اور متضاد اثر کو 1881 میں گیبریل لپ مین نے ریاضیاتی طور پر اخذ کیا تھا۔ کیوری نے فوری طور پر متضاد اثر کے وجود کی تصدیق کی، اور الیکٹرو-ایلاسٹو- کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کرنے کے لیے آگے بڑھا۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل میں مکینیکل اخترتی۔
کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، لیکن یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ تھا۔ کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام وولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (کرسٹل فزکس کی نصابی کتاب) کی اشاعت پر منتج ہوا، جس میں قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا گیا جو پائیزو الیکٹرسٹی کے قابل ہیں اور سختی سے الیکٹرک ٹینس کی وضاحت کی گئی۔ یہ پیزو الیکٹرک آلات کا عملی استعمال تھا، اور سونار پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیا گیا تھا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔
پکڑنے والا ایک پر مشتمل تھا۔ transducer پتلی کوارٹج کرسٹل سے بنا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگانے کے لیے ایک ہائیڈروفون۔ ایک اعلی کا اخراج کر کے فریکوئنسی ٹرانسڈیوسر سے نبض نکال کر اور کسی شے سے اچھلتی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرتے ہوئے، وہ شے کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ انہوں نے سونار کو کامیاب بنانے کے لیے پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال کیا، اور اس منصوبے نے پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔ کئی دہائیوں کے دوران، نئے پیزو الیکٹرک مواد اور مواد کے لیے نئی ایپلی کیشنز کی کھوج اور ترقی کی گئی، اور پیزو الیکٹرک آلات کو مختلف شعبوں میں گھر ملے۔ سیرامک فونوگراف کارٹریجز نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے اور درست ریکارڈ پلیئرز کے لیے بنایا جو برقرار رکھنے میں سستا اور تعمیر کرنا آسان تھا۔
الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کی نشوونما نے سیالوں اور ٹھوسوں کی viscosity اور لچک کی آسانی سے پیمائش کرنے کی اجازت دی، جس کے نتیجے میں مواد کی تحقیق میں بہت زیادہ ترقی ہوئی۔
لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل
Piezoelectricity بعض مواد کی وہ صلاحیت ہے جو مکینیکل دباؤ کا شکار ہونے پر برقی چارج پیدا کرتی ہے۔ یہ لفظ یونانی الفاظ πιέζειν (piezein) سے ماخوذ ہے جس کا مطلب ہے "نچوڑنا یا دبانا" اور ἤλεκτρον (ēlektron) کا مطلب ہے "امبر"، جو کہ برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ تھا۔
Piezoelectricity 1880 میں فرانسیسی طبیعیات دان Jacques اور Pierre Curie نے دریافت کی تھی۔ یہ الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل پر مبنی ہے۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ایک الٹا پیزو الیکٹرک اثر ظاہر کرتے ہیں، جس کے تحت لاگو برقی فیلڈ سے مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل پیدا ہوتی ہے۔ ان مواد کی مثالیں جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتی ہیں جب ان کی جامد ساخت سے درست شکل اختیار کی جاتی ہے ان میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل شامل ہیں۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب ایک بیرونی برقی میدان لگایا جاتا ہے، جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے اور الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔
Piezoelectricity کا استعمال مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا گیا ہے، جیسے:
• آواز کی پیداوار اور پتہ لگانا
پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ
• ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار
• گھڑی جنریٹر
• الیکٹرانک آلات
• مائیکرو بیلنس
الٹراسونک نوزلز چلائیں۔
• الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیاں
• ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بناتا ہے۔
• الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار میں پک اپ
• جدید الیکٹرانک ڈرم میں محرکات
• کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا
ٹارچ اور سگریٹ لائٹر
Piezoelectricity پائرو الیکٹرک اثر میں روزمرہ کے استعمال کو بھی تلاش کرتی ہے، جو ایک ایسا مواد ہے جو درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے۔ 18ویں صدی کے وسط میں کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے اس کا مطالعہ کیا، جس میں رینے ہوئے اور اینٹون سیزر بیکریل سے علم حاصل کیا گیا، جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا۔ تاہم، تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پیزو کرسٹل کو دیکھنا براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا مظاہرہ ہے۔ یہ پیری اور جیک کیوری بھائیوں کا کام تھا جنہوں نے کرسٹل ڈھانچے کی کھوج کی اور ان کی وضاحت کی جو پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتی ہیں، جس کا اختتام ولڈیمار ووئگٹ کی لیہربچ ڈیر کرسٹل فزیک (کرسٹل فزکس کی نصابی کتاب) کی اشاعت پر ہوا۔ اس نے قدرتی کرسٹل کلاسز کو بیان کیا جو پیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور ٹینسر تجزیہ کے ذریعے پیزو الیکٹرک کنسٹینٹس کی سختی سے وضاحت کی گئی، جس سے پیزو الیکٹرک آلات کے عملی اطلاق کا باعث بنے۔
سونار کو پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیا گیا تھا، جب فرانس کے پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔ اس ڈیٹیکٹر میں باریک کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور ایک ہائیڈرو فون تھا جو ٹرانس ڈوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کے اخراج کے بعد واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگاتا تھا۔ کسی چیز سے اچھالنے والی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں جو وقت لگتا ہے اس کی پیمائش کرکے، وہ پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال کرتے ہوئے آبجیکٹ کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ اس پروجیکٹ کی کامیابی نے کئی دہائیوں کے دوران پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی، نئے پیزو الیکٹرک مواد اور ان مواد کے لیے نئی ایپلی کیشنز کی تلاش اور ترقی کی گئی۔ پیزو الیکٹرک آلات نے بہت سے شعبوں میں گھر پائے، جیسے سیرامک فونوگراف کارتوس، جس نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے اور زیادہ درست ریکارڈ پلیئرز کے لیے بنایا، اور تعمیر اور دیکھ بھال میں سستا اور آسان۔
الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کی ترقی نے سیالوں اور ٹھوس کی viscosity اور لچک کی آسانی سے پیمائش کرنے کی اجازت دی، جس کے نتیجے میں مواد کی تحقیق میں بہت زیادہ ترقی ہوئی۔ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر مواد میں الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور وقفے کی پیمائش کرتے ہیں، ساختی حفاظت کو بہتر بناتے ہیں۔ دوسری جنگ عظیم کے بعد، ریاستہائے متحدہ، روس اور جاپان میں آزاد تحقیقی گروپوں نے مصنوعی مواد کی ایک نئی کلاس دریافت کی جسے فیرو الیکٹرک کہا جاتا ہے، جس میں قدرتی مواد سے کئی گنا زیادہ پائیزو الیکٹرک کنسٹنٹ کی نمائش ہوتی ہے۔ اس کے نتیجے میں بیریم ٹائٹینیٹ تیار کرنے کے لیے شدید تحقیق کی گئی، اور بعد میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹینیٹ، خاص ایپلی کیشنز کے لیے مخصوص خصوصیات کے ساتھ مواد۔
پیزو الیکٹرک کرسٹل کے استعمال کی ایک اہم مثال دوسری جنگ عظیم کے بعد بیل ٹیلی فون لیبارٹریز نے تیار کی تھی۔ فریڈرک آر لایک، ریڈیو ٹیلی فونی انجینئرنگ ڈیپارٹمنٹ میں کام کرتے ہیں،
الٹنے والا عمل
Piezoelectricity ایک برقی چارج ہے جو بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو میکانی کشیدگی کے لئے ان مواد کا ردعمل ہے. لفظ 'piezoelectricity' یونانی الفاظ 'piezein' سے آیا ہے جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا' یا 'پریس' اور 'élektron' کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کا نتیجہ ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، یعنی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ ایسے مواد کی مثالیں جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتی ہیں ان میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل شامل ہیں۔ جب ان کرسٹلز کا جامد ڈھانچہ بگڑ جاتا ہے، تو وہ اپنی اصل جہت پر واپس آجاتے ہیں، اور اس کے برعکس، جب کوئی بیرونی برقی میدان لاگو ہوتا ہے، تو وہ الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرتے ہوئے اپنی جامد جہت کو تبدیل کرتے ہیں۔
فرانسیسی طبیعیات دان جیکس اور پیئر کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی دریافت کی۔ اس کے بعد سے اس کا استعمال مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا گیا ہے، جن میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی کے جنریٹر، الیکٹرانک آلات، مائیکرو بیلنس، وغیرہ شامل ہیں۔ الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کو چلائیں۔ یہ پروب خوردبینوں کو اسکین کرنے کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔ Piezoelectricity کا استعمال الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے ٹرگرز کے لیے پک اپ میں بھی کیا جاتا ہے۔
Piezoelectricity روزمرہ کے استعمال کو بھی تلاش کرتی ہے، جیسے کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔ پائرو الیکٹرک اثر، جس میں درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں کوئی مادّہ برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے، کا مطالعہ کارل لِنیئس، فرانز ایپینس، اور رینے ہوئے نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا، جس میں امبر کے علم پر روشنی ڈالی گئی۔ Antoine César Becquerel نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا، لیکن تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
گلاسگو میں ہنٹیرین میوزیم کے زائرین Piezo Crystal Curie Compensator دیکھ سکتے ہیں، جو بھائیوں Pierre اور Jacques Curie کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا مظاہرہ ہے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم کو بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی تفہیم کے ساتھ ملانے سے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشن گوئی اور کرسٹل رویے کی پیشن گوئی کرنے کی صلاحیت کو جنم دیا۔ اس کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر سے کیا گیا۔ سوڈیم اور پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے بھی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ شکل میں اس تبدیلی کو Curies نے converse piezoelectric اثر کی پیشین گوئی کرنے کے لیے بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا۔ بات چیت کا اثر 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضیاتی طور پر اخذ کیا گیا تھا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، لیکن یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ تھا۔ ان کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرتا ہے ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا۔ اس نے قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا جو پیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور ٹینسر تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے پیزو الیکٹرک کنسٹینٹس کی سختی سے وضاحت کی۔
پیزو الیکٹرک آلات کا عملی اطلاق، جیسے سونار، پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیا گیا تھا۔ فرانس میں، پال لینگوِن اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔ اس ڈیٹیکٹر میں باریک کوارٹز کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگانے کے لیے ایک ہائیڈرو فون تھا۔ ٹرانسڈیوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کا اخراج کرکے اور کسی شے سے اچھلتی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ شے کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ انہوں نے اس سونار کو کامیاب بنانے کے لیے پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال کیا۔ اس پروجیکٹ نے پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی، اور کئی دہائیوں کے دوران ان مواد کے لیے نئے پیزو الیکٹرک مواد اور نئی ایپلی کیشنز کی تلاش اور ترقی کی گئی۔ پیزو الیکٹرک آلات
Piezoelectricity کی کیا وجہ ہے؟
اس حصے میں، میں piezoelectricity کی ابتداء اور اس رجحان کو ظاہر کرنے والے مختلف مواد کو تلاش کروں گا۔ میں یونانی لفظ 'پیزین'، برقی چارج کا قدیم ذریعہ، اور پائرو الیکٹرسٹی اثر کو دیکھوں گا۔ میں پیئر اور جیک کیوری کی دریافتوں اور 20ویں صدی میں پیزو الیکٹرک آلات کی ترقی پر بھی بات کروں گا۔
یونانی لفظ پیزین
Piezoelectricity بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں برقی چارج کا جمع ہونا ہے۔ یہ لاگو میکانی دباؤ کے لئے ان مواد کے ردعمل کی وجہ سے ہے. لفظ piezoelectricity یونانی لفظ "piezein" سے آیا ہے، جس کا مطلب ہے "نچوڑنا یا دبانا"، اور "élektron"، جس کا مطلب ہے "امبر"، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کا نتیجہ ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب ایک بیرونی برقی میدان لگایا جاتا ہے، جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے اور یہ الٹراساؤنڈ لہروں کی پیداوار ہے۔
فرانسیسی ماہر طبیعیات جیکس اور پیئر کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی دریافت کی۔ پیزو الیکٹرک اثر کو بہت سے مفید ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جس میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور مائیکرو بیلنس جیسے الیکٹرانک آلات شامل ہیں۔ ، الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کو چلائیں۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔ Piezoelectricity کا استعمال الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے ٹرگرز کے لیے پک اپ میں بھی کیا جاتا ہے۔
Piezoelectricity روزمرہ کے استعمال کو تلاش کرتی ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔ پائرو الیکٹرک اثر، جو کہ درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت کی نسل ہے، کا مطالعہ کارل لِنیئس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا، جس میں رینے ہیوئی اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی گئی، جنہوں نے دونوں کے درمیان ایک رشتہ قائم کیا۔ مکینیکل تناؤ اور برقی چارج۔ تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے عجائب گھر میں، زائرین پیزو کرسٹل کیوری کو معاوضہ دینے والے کو دیکھ سکتے ہیں، جو پیری اور جیک کیوری بھائیوں کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم کو بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی تفہیم کے ساتھ ملانے سے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشن گوئی اور کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کرنے کی صلاحیت پیدا ہوئی۔ یہ ٹورمالین، کوارٹج، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر سے ظاہر ہوا تھا۔ روچیل نمک سے سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹج پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرتے ہیں، اور پیزو الیکٹرک ڈسک درست ہونے پر وولٹیج پیدا کرتی ہے۔ شکل میں یہ تبدیلی Curies کے مظاہرے میں بہت زیادہ بڑھا چڑھا کر پیش کی گئی ہے۔
کیوریز نے پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کی مکمل الٹ پلٹ ہونے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم آلہ نہ بن گئی۔ ان کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرتا ہے ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا۔ اس نے قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا جو پیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور ٹینسر تجزیہ کے ذریعے پیزو الیکٹرک کنسٹینٹس کی سختی سے وضاحت کی گئی۔
پیزو الیکٹرسٹی کا یہ عملی استعمال پہلی جنگ عظیم کے دوران سونار کی نشوونما کا باعث بنا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا تیار کیا۔ پکڑنے والے میں پتلی کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل ہوتا ہے جسے احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا دیا جاتا ہے، جسے ہائیڈروفون کہتے ہیں، تاکہ ہائی فریکوئنسی پلس کے اخراج کے بعد واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگایا جا سکے۔ ٹرانسڈیوسر نے شے کے فاصلے کا حساب لگانے کے لیے صوتی لہروں کی گونج سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کی۔ سونار میں پیزو الیکٹرک کا استعمال کامیاب رہا، اور اس منصوبے نے کئی دہائیوں تک پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
ان مواد کے لیے نئے پیزو الیکٹرک مواد اور نئی ایپلی کیشنز کو تلاش کیا گیا اور تیار کیا گیا، اور پیزو الیکٹرک آلات نے بہت سے شعبوں میں گھر تلاش کیے، جیسے سیرامک فونوگراف کارتوس، جس نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے، زیادہ درست ریکارڈ پلیئرز کے لیے بنائے جن کو برقرار رکھنا سستا اور آسان تھا۔ تعمیر کرنا. ترقی
الیکٹرک چارج کا قدیم ذریعہ
Piezoelectricity وہ برقی چارج ہے جو بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو میکانی کشیدگی کے مواد کے ردعمل کی وجہ سے ہے. لفظ 'piezoelectricity' یونانی لفظ 'piezein' سے آیا ہے، جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا یا دبانا'، اور لفظ 'Electron'، جس کا مطلب ہے 'امبر'، جو برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کا نتیجہ ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، جب ایک بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، تو کرسٹل الٹرا ساؤنڈ لہریں پیدا کرتے ہوئے، الٹا پیزو الیکٹرک اثر میں اپنی جامد جہت کو تبدیل کرتے ہیں۔
پیزو الیکٹرک اثر 1880 میں فرانسیسی طبیعیات دان جیک اور پیئر کیوری نے دریافت کیا تھا۔ اس کا استعمال مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا جاتا ہے، بشمول آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی کے جنریٹر، اور الیکٹرونک آلات جیسے مائکرو بیلنس اور ڈرائیو الٹراسونک نوزلز آپٹیکل اسمبلیوں کی الٹرا فائن فوکسنگ کے لیے۔ یہ پروب خوردبینوں کو اسکین کرنے کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ Piezoelectricity کا استعمال الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے ٹرگرز کے لیے پک اپ میں بھی کیا جاتا ہے۔
Piezoelectricity کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر اور مزید میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنے میں روزمرہ کے استعمال کو تلاش کرتی ہے۔ پائرو الیکٹرک اثر، جو کہ درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت کی پیداوار ہے، کا مطالعہ کارل لینیس اور فرانز ایپینس نے 18 ویں صدی کے وسط میں کیا، جس میں رینے ہوئے اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی گئی جنہوں نے میکانیکی کے درمیان ایک رشتہ قائم کیا۔ کشیدگی اور برقی چارج. تاہم، ان کے تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں پیزو کرسٹل اور کیوری کمپنسیٹر کا نظارہ براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ پیری اور جیک کیوری بھائیوں کا کام تھا جنہوں نے کرسٹل ڈھانچے کی کھوج کی اور ان کی وضاحت کی جو پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتی ہیں، جس کا اختتام ولڈیمار ووئگٹ کی لیہربچ ڈیر کرسٹل فزیک (کرسٹل فزکس کی نصابی کتاب) کی اشاعت پر ہوا۔ اس نے قدرتی کرسٹل کلاسز کو بیان کیا جو پیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور پیزو الیکٹرک کنسٹینٹس کو ٹینسر تجزیہ کے ذریعے سختی سے بیان کیا، جس سے پیزو الیکٹرک آلات کے عملی اطلاق کی اجازت دی گئی۔
سونار کو پہلی جنگ عظیم کے دوران فرانس کے پال لینگیوین اور ان کے ساتھی کارکنوں نے تیار کیا تھا، جنہوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا تیار کیا تھا۔ پکڑنے والے میں پتلی کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگانے کے لیے ایک ہائیڈرو فون تھا۔ ٹرانسڈیوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کا اخراج کرکے اور کسی چیز سے اچھلنے والی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ اس چیز کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ انہوں نے اس سونار کو کامیاب بنانے کے لیے پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال کیا۔ اس منصوبے نے کئی دہائیوں تک پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
پائرو الیکٹرسٹی
Piezoelectricity لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کے لئے کچھ مواد کی صلاحیت ہے. یہ الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان ایک لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے۔ لفظ "piezoelectricity" یونانی لفظ "piezein" سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے "نچوڑنا یا دبانا"، اور یونانی لفظ "élektron"، جس کا مطلب ہے "امبر"، جو برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر کو فرانسیسی طبیعیات دان جیک اور پیئر کیوری نے 1880 میں دریافت کیا تھا۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ ایک اطلاق شدہ برقی میدان کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ ایسے مواد کی مثالیں جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتی ہیں ان میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل شامل ہیں۔ جب جامد ڈھانچہ بگڑ جاتا ہے، تو یہ اپنی اصل جہت پر واپس آجاتا ہے۔ اس کے برعکس، جب بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، الٹا پیزو الیکٹرک اثر پیدا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں الٹراساؤنڈ لہریں پیدا ہوتی ہیں۔
پیزو الیکٹرک اثر کو بہت سے مفید ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جن میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور الیکٹرانک آلات جیسے مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیاں شامل ہیں۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ Piezoelectricity الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار کے لیے پک اپ میں بھی استعمال ہوتی ہے، اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے لیے محرکات۔
Piezoelectricity روزمرہ کے استعمال کو تلاش کرتی ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔ پائرو الیکٹرک اثر، جو کہ درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت کی پیداوار ہے، کا مطالعہ کارل لِنیئس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا، جس میں رینے ہیوئی اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی گئی، جنہوں نے ایک رشتہ قائم کیا تھا۔ مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان۔ تاہم، تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے کیوری کمپنسیٹر میوزیم میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پیرو الیکٹرسٹی اور جیک کیوری بھائیوں نے پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں اپنے علم اور کرسٹل کے بنیادی ڈھانچے کے بارے میں ان کی سمجھ کو ملا کر پائرو الیکٹرکٹی کی سمجھ کو جنم دیا اور کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کی۔ اس کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر میں ہوا تھا۔ سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز پائیزو الیکٹرکٹی کو ظاہر کرنے کے لیے پائے گئے، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو خراب ہونے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ Curies کی طرف سے converse piezoelectric اثر کی پیشن گوئی کرنے کے لیے اسے بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا۔ 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں کے ذریعہ متضاد اثر کو ریاضی کے مطابق اخذ کیا گیا تھا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ اس کے بعد کی دہائیوں میں، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم ذریعہ نہ بن گئی۔ ان کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرتا ہے ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا۔
سونار کی ترقی ایک کامیابی تھی، اور اس منصوبے نے پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔ اس کے بعد کی دہائیوں میں، نئے پیزو الیکٹرک مواد اور ان مواد کے لیے نئی ایپلی کیشنز کی تلاش اور ترقی کی گئی۔ پیزو الیکٹرک آلات نے بہت سے شعبوں میں گھر تلاش کیے، جیسے سیرامک فونوگراف کارتوس، جس نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے، زیادہ درست ریکارڈ پلیئرز کے لیے بنائے جو برقرار رکھنے کے لیے سستے اور تعمیر میں آسان تھے۔ الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کی نشوونما نے سیالوں اور ٹھوس کی viscosity اور لچک کی آسانی سے پیمائش کی اجازت دی، جس کے نتیجے میں مواد کی تحقیق میں بہت زیادہ ترقی ہوئی ہے۔ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر مواد میں الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور وقفے کی پیمائش کرتے ہیں، ساختی حفاظت کو بہتر بناتے ہیں۔
دوسری جنگ عظیم کے بعد، ریاست ہائے متحدہ امریکہ، روس اور جاپان میں آزاد تحقیقی گروپوں نے مصنوعی مواد کی ایک نئی کلاس دریافت کی جسے فیرو الیکٹرک کہتے ہیں، جس میں پیزو الیکٹرک کنسٹنٹ کی نمائش کی گئی تھی
پیزو الیکٹرک میٹریلز
اس سیکشن میں، میں ان مواد پر بات کروں گا جو پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ مخصوص مواد کی قابلیت ہے کہ وہ لاگو میکانکی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کر سکے۔ میں کرسٹل، سیرامکس، حیاتیاتی مادہ، ہڈی، ڈی این اے اور پروٹین کو دیکھوں گا، اور یہ سب پیزو الیکٹرک اثر کا جواب کیسے دیتے ہیں۔
ذراتی
Piezoelectricity لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کے لئے کچھ مواد کی صلاحیت ہے. لفظ piezoelectricity یونانی الفاظ πιέζειν (piezein) سے ماخوذ ہے جس کا مطلب ہے 'squeeze' یا 'press' اور ἤλεκτρον (ēlektron) کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔ پیزو الیکٹرک مواد میں کرسٹل، سیرامکس، حیاتیاتی مادہ، ہڈی، ڈی این اے اور پروٹین شامل ہیں۔
پیزو الیکٹرسٹی ایک لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے جو الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان ہوتا ہے۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، یعنی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ ایسے مواد کی مثالیں جو پیمائش کے قابل پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتی ہیں ان میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل شامل ہیں، جو ان کی اصل جہت کے مطابق ہو سکتے ہیں یا اس کے برعکس، جب بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے تو ان کی جامد جہت تبدیل ہو جاتی ہے۔ یہ الٹا پیزو الیکٹرک اثر کے طور پر جانا جاتا ہے، اور الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
فرانسیسی طبیعیات دان جیکس اور پیئر کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی کو دریافت کیا۔ پیزو الیکٹرک اثر کو متعدد مفید ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جس میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور الیکٹرانک آلات شامل ہیں۔ جیسا کہ مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکسنگ آپٹیکل اسمبلیز۔ یہ پروب خوردبینوں کو اسکین کرنے کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ پیزو الیکٹرک پک اپ کو الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرموں میں محرکات میں بھی استعمال کیا جاتا ہے۔
Piezoelectricity کھانا پکانے اور حرارتی آلات کے ساتھ ساتھ ٹارچوں اور سگریٹ لائٹروں میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنے میں روزمرہ کے استعمال کو تلاش کرتی ہے۔ پائرو الیکٹرک اثر، جو کہ درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت کی نسل ہے، کا مطالعہ کارل لینیس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا تھا، جس نے رینے ہوئے اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی تھی، جنہوں نے مکینیکل کے درمیان ایک رشتہ قائم کیا۔ کشیدگی اور برقی چارج. اس نظریہ کو ثابت کرنے کے لیے کیے گئے تجربات بے نتیجہ تھے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پیئر اور جیکس کیوری بھائیوں نے پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں اپنے علم کو بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ کے ساتھ ملایا تاکہ پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی کو جنم دیا جا سکے۔ وہ کرسٹل کے رویے کی پیشن گوئی کرنے کے قابل تھے اور کرسٹل جیسے ٹورمالین، کوارٹج، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک میں اثر کا مظاہرہ کیا۔ سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹج نے بھی پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کی۔ پیزو الیکٹرک ڈسک درست شکل میں وولٹیج پیدا کرتی ہے۔ کیوری کے مظاہرے میں شکل میں تبدیلی کو بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا ہے۔
وہ کنورس پیزو الیکٹرک اثر کی پیشین گوئی کرنے اور اس کے پیچھے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں کو ریاضیاتی طور پر اخذ کرنے کے قابل بھی تھے۔ گیبریل لپ مین نے یہ کام 1881 میں کیا تھا۔ کیوری نے فوری طور پر متضاد اثر کے وجود کی تصدیق کی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشن کی مکمل الٹ پھیر کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔
کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، لیکن یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ تھا۔ کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو کہ پیزو الیکٹرکٹی کو ظاہر کرتا ہے، ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا، جس میں قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا گیا جو پائیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور پیزو الیکٹرک کو سختی سے استعمال کرتے ہوئے ان کی وضاحت کی گئی۔
سونار میں پیزو الیکٹرک آلات کا عملی استعمال پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیا گیا تھا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا تیار کیا۔ اس ڈیٹیکٹر میں باریک کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانسڈیوسر پر مشتمل ہوتا ہے جسے احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں پر چپکا دیا جاتا ہے، جسے ہائیڈروفون کہتے ہیں، تاکہ ہائی فریکوئنسی پلس کے اخراج کے بعد واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگایا جا سکے۔ کسی چیز سے اچھلتی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ اس چیز کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ سونار میں پیزو الیکٹرک کا یہ استعمال کامیاب رہا، اور اس منصوبے نے کئی دہائیوں کے دوران پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
چینی مٹی کی چیزیں
پیزو الیکٹرک مواد ٹھوس ہیں جو لاگو مکینیکل تناؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرتے ہیں۔ Piezoelectricity یونانی الفاظ πιέζειν (piezein) سے ماخوذ ہے جس کا مطلب ہے 'squeeze' یا 'press' اور ἤλεκτρον (ēlektron) کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔ پیزو الیکٹرک مواد مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے، بشمول آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، اور ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار۔
پیزو الیکٹرک مواد کرسٹل، سیرامکس، حیاتیاتی مادہ، ہڈی، ڈی این اے اور پروٹین میں پایا جاتا ہے۔ سیرامکس سب سے عام پیزو الیکٹرک مواد ہیں جو روزمرہ کے استعمال میں استعمال ہوتے ہیں۔ سیرامکس دھاتی آکسائیڈز کے امتزاج سے بنائے جاتے ہیں، جیسے کہ لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ (PZT)، جنہیں ٹھوس بنانے کے لیے اعلی درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے۔ سیرامکس انتہائی پائیدار ہیں اور انتہائی درجہ حرارت اور دباؤ کو برداشت کر سکتے ہیں۔
پیزو الیکٹرک سیرامکس کے متعدد استعمال ہوتے ہیں، بشمول:
• کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، جیسے ٹارچ اور سگریٹ لائٹر کے لیے گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔
میڈیکل امیجنگ کے لیے الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرنا۔
• گھڑی جنریٹرز اور الیکٹرانک آلات کے لیے ہائی وولٹیج بجلی پیدا کرنا۔
درست وزن میں استعمال کے لیے مائکرو بیلنس پیدا کرنا۔
• آپٹیکل اسمبلیوں کی انتہائی باریک فوکسنگ کے لیے الٹراسونک نوزلز چلانا۔
• اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بنانا، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔
• الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے لیے ٹرگرز کے لیے پک اپ۔
پیزو الیکٹرک سیرامکس کا استعمال وسیع پیمانے پر ایپلی کیشنز میں ہوتا ہے، کنزیومر الیکٹرانکس سے لے کر میڈیکل امیجنگ تک۔ وہ انتہائی پائیدار ہیں اور انتہائی درجہ حرارت اور دباؤ کو برداشت کر سکتے ہیں، انہیں مختلف صنعتوں میں استعمال کے لیے مثالی بنا دیتے ہیں۔
حیاتیاتی مادہ
Piezoelectricity لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کے لئے کچھ مواد کی صلاحیت ہے. یہ یونانی لفظ 'piezein' سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا یا دبانا'، اور 'élektron'، جس کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
حیاتیاتی مادہ جیسے ہڈی، ڈی این اے، اور پروٹین ایسے مواد میں سے ہیں جو پیزو الیکٹرکٹی کو ظاہر کرتے ہیں۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، یعنی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ ان مواد کی مثالوں میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل شامل ہیں، جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کا جامد ڈھانچہ اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتا ہے۔ اس کے برعکس، جب بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، تو کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کرتے ہیں، الٹرا ساؤنڈ لہریں الٹا پیزو الیکٹرک اثر کے ذریعے پیدا کرتے ہیں۔
پیزو الیکٹرسٹی کی دریافت فرانسیسی طبیعیات دان جیک اور پیئر کیوری نے 1880 میں کی۔
• آواز کی پیداوار اور پتہ لگانا
پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ
• ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار
• گھڑی جنریٹر
• الیکٹرانک آلات
• مائیکرو بیلنس
الٹراسونک نوزلز چلائیں۔
• الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیاں
• اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بناتا ہے۔
• ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کریں۔
• الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار میں پک اپ
• جدید الیکٹرانک ڈرم میں محرکات
Piezoelectricity روزمرہ کی اشیاء جیسے گیس کو پکانے اور حرارتی آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں بھی استعمال ہوتی ہے۔ پائرو الیکٹرک اثر، جو کہ درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت کی پیداوار ہے، کا مطالعہ کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا۔ René Haüy اور Antoine César Becquerel کے علم پر روشنی ڈالتے ہوئے، انہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا، لیکن ان کے تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پیئر اور جیک کیوری بھائیوں نے پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں اپنے علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کے بارے میں ان کی سمجھ کو ملا کر پائرو الیکٹرسٹی کی پیشن گوئی کو جنم دیا اور کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کی۔ یہ ٹورمالین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر سے ظاہر ہوا تھا۔ سوڈیم اور پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے بھی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ اس اثر کو Curies نے converse piezoelectric اثر کی پیشین گوئی کرنے کے لیے بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا تھا۔ بات چیت کا اثر 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضیاتی طور پر اخذ کیا گیا تھا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم آلہ نہ بن گئی۔ کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتا ہے، وولڈیمار ووئگٹ کی 'لیہربچ ڈیر کرسٹل فزیک' (کرسٹل فزکس کی نصابی کتاب) کی اشاعت پر منتج ہوا۔
ہڈی
Piezoelectricity لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کے لئے کچھ مواد کی صلاحیت ہے. ہڈی ایک ایسا مواد ہے جو اس رجحان کو ظاہر کرتا ہے۔
ہڈی ایک قسم کا حیاتیاتی مادہ ہے جو پروٹین اور معدنیات پر مشتمل ہوتا ہے، بشمول کولیجن، کیلشیم اور فاسفورس۔ یہ تمام حیاتیاتی مواد میں سب سے زیادہ پائیزو الیکٹرک ہے، اور جب میکانیکی دباؤ کا شکار ہو تو وولٹیج پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔
ہڈی میں پیزو الیکٹرک اثر اس کی منفرد ساخت کا نتیجہ ہے۔ یہ کولیجن ریشوں کے نیٹ ورک پر مشتمل ہے جو معدنیات کے میٹرکس میں سرایت کر رہے ہیں۔ جب ہڈی مکینیکل دباؤ کا شکار ہوتی ہے، تو کولیجن ریشے حرکت کرتے ہیں، جس کی وجہ سے معدنیات پولرائز ہوتے ہیں اور برقی چارج پیدا کرتے ہیں۔
ہڈی میں پیزو الیکٹرک اثر کے متعدد عملی استعمال ہوتے ہیں۔ اس کا استعمال میڈیکل امیجنگ، جیسے الٹراساؤنڈ اور ایکس رے امیجنگ میں ہڈیوں کے ٹوٹنے اور دیگر اسامانیتاوں کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ یہ ہڈیوں کی ترسیل کی سماعت کے آلات میں بھی استعمال ہوتا ہے، جو پیزو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتے ہوئے آواز کی لہروں کو برقی سگنلز میں تبدیل کرتا ہے جو براہ راست اندرونی کان میں بھیجے جاتے ہیں۔
ہڈی میں پیزو الیکٹرک اثر آرتھوپیڈک امپلانٹس میں بھی استعمال ہوتا ہے، جیسے کہ مصنوعی جوڑ اور مصنوعی اعضاء۔ امپلانٹس پیزو الیکٹرک اثر کا استعمال مکینیکل توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے کرتے ہیں، جو اس کے بعد آلہ کو طاقت دینے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
اس کے علاوہ، ہڈی میں پیزو الیکٹرک اثر کو نئے طبی علاج کی تیاری میں استعمال کرنے کے لیے تلاش کیا جا رہا ہے۔ مثال کے طور پر، محققین ہڈیوں کی نشوونما کو تیز کرنے اور خراب ٹشو کی مرمت کے لیے پیزو الیکٹرسٹی کے استعمال کی تحقیقات کر رہے ہیں۔
مجموعی طور پر، ہڈی میں پیزو الیکٹرک اثر ایک دلچسپ واقعہ ہے جس کے وسیع پیمانے پر عملی اطلاقات ہیں۔ یہ مختلف طبی اور تکنیکی ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا رہا ہے، اور نئے علاج کی ترقی میں استعمال کے لئے تلاش کیا جا رہا ہے.
DNA
Piezoelectricity لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کے لئے کچھ مواد کی صلاحیت ہے. ڈی این اے ایک ایسا مواد ہے جو اس اثر کو ظاہر کرتا ہے۔ ڈی این اے ایک حیاتیاتی مالیکیول ہے جو تمام جانداروں میں پایا جاتا ہے اور یہ چار نیوکلیوٹائڈ بیسز پر مشتمل ہے: ایڈنائن (A)، گوانائن (G)، سائٹوسین (C)، اور تھامین (T)۔
ڈی این اے ایک پیچیدہ مالیکیول ہے جو مکینیکل دباؤ کا شکار ہونے پر برقی چارج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ ڈی این اے مالیکیولز نیوکلیوٹائڈس کے دو تاروں پر مشتمل ہوتے ہیں جو ہائیڈروجن بانڈز کے ذریعے ایک ساتھ رکھے جاتے ہیں۔ جب یہ بانڈ ٹوٹ جاتے ہیں تو، برقی چارج پیدا ہوتا ہے.
ڈی این اے کے پیزو الیکٹرک اثر کو متعدد ایپلی کیشنز میں استعمال کیا گیا ہے، بشمول:
• طبی امپلانٹس کے لیے بجلی پیدا کرنا
• خلیات میں میکانی قوتوں کا پتہ لگانا اور ان کی پیمائش کرنا
• نانوسکل سینسر تیار کرنا
ڈی این اے کی ترتیب کے لیے بائیو سینسر بنانا
• امیجنگ کے لیے الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرنا
ڈی این اے کے پیزو الیکٹرک اثر کو نئے مواد، جیسے نانوائرز اور نانوٹوبس کی ترقی میں ممکنہ استعمال کے لیے بھی تلاش کیا جا رہا ہے۔ ان مواد کو مختلف قسم کے ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، بشمول انرجی اسٹوریج اور سینسنگ۔
ڈی این اے کے پیزو الیکٹرک اثر کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے اور یہ مکینیکل تناؤ کے لیے انتہائی حساس پایا گیا ہے۔ یہ ان محققین اور انجینئرز کے لیے ایک قابل قدر ٹول بناتا ہے جو نئے مواد اور ٹیکنالوجیز کو تیار کرنے کے خواہاں ہیں۔
آخر میں، ڈی این اے ایک ایسا مواد ہے جو پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتا ہے، جو لاگو مکینیکل دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کی صلاحیت ہے۔ اس اثر کو متعدد ایپلی کیشنز میں استعمال کیا گیا ہے، بشمول میڈیکل امپلانٹس، نانوسکل سینسر، اور ڈی این اے کی ترتیب۔ نئے مواد، جیسے نانوائرز اور نانوٹوبس کی ترقی میں اس کے ممکنہ استعمال کے لیے بھی اس کی تلاش کی جا رہی ہے۔
پروٹین
Piezoelectricity لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کے لئے کچھ مواد کی صلاحیت ہے. پیزو الیکٹرک مواد، جیسے پروٹین، کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور ڈی این اے، اس اثر کو ظاہر کرتے ہیں۔ پروٹین، خاص طور پر، ایک منفرد پیزو الیکٹرک مواد ہیں، کیونکہ وہ امینو ایسڈ کی ایک پیچیدہ ساخت پر مشتمل ہوتے ہیں جو برقی چارج پیدا کرنے کے لیے درست شکل اختیار کر سکتے ہیں۔
پروٹینز پائیزو الیکٹرک مواد کی سب سے زیادہ وافر قسم ہیں، اور یہ مختلف شکلوں میں پائے جاتے ہیں۔ وہ انزائمز، ہارمونز اور اینٹی باڈیز کے ساتھ ساتھ کولیجن اور کیراٹین جیسے ساختی پروٹین کی شکل میں بھی پائے جاتے ہیں۔ پروٹین پٹھوں کے پروٹین کی شکل میں بھی پائے جاتے ہیں جو کہ پٹھوں کے سکڑنے اور آرام کرنے کے لیے ذمہ دار ہیں۔
پروٹین کا پیزو الیکٹرک اثر اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ وہ امینو ایسڈ کی پیچیدہ ساخت پر مشتمل ہیں۔ جب یہ امینو ایسڈ بگڑ جاتے ہیں تو وہ برقی چارج پیدا کرتے ہیں۔ اس برقی چارج کو پھر مختلف آلات جیسے سینسر اور ایکچیوٹرز کو طاقت دینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
پروٹین مختلف طبی ایپلی کیشنز میں بھی استعمال ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ان کا استعمال جسم میں بعض پروٹینز کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے، جن کا استعمال بیماریوں کی تشخیص کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ انہیں بعض بیکٹیریا اور وائرس کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے، جن کا استعمال انفیکشن کی تشخیص کے لیے کیا جا سکتا ہے۔
پروٹین مختلف صنعتی ایپلی کیشنز میں بھی استعمال ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، وہ صنعتی عمل کی ایک قسم کے لیے سینسر اور ایکچیوٹرز بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ وہ مواد بنانے کے لیے بھی استعمال ہوتے ہیں جو ہوائی جہاز اور دیگر گاڑیوں کی تعمیر میں استعمال ہو سکتے ہیں۔
آخر میں، پروٹین ایک منفرد پیزو الیکٹرک مواد ہے جو مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا سکتا ہے. وہ امینو ایسڈ کے پیچیدہ ڈھانچے پر مشتمل ہوتے ہیں جو برقی چارج پیدا کرنے کے لیے درست شکل اختیار کر سکتے ہیں، اور وہ مختلف قسم کے طبی اور صنعتی استعمال میں استعمال ہوتے ہیں۔
Piezoelectricity کے ساتھ توانائی کی کٹائی
اس سیکشن میں، میں اس بات پر بحث کروں گا کہ پیزو الیکٹرسٹی کو کس طرح توانائی حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ میں پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ سے لے کر کلاک جنریٹرز اور مائیکرو بیلنس تک پیزو الیکٹرکٹی کی مختلف ایپلی کیشنز کو دیکھوں گا۔ میں Piezoelectricity کی تاریخ بھی دریافت کروں گا، Pierre Curie کی دریافت سے لے کر دوسری جنگ عظیم میں اس کے استعمال تک۔ آخر میں، میں پیزو الیکٹرک صنعت کی موجودہ حالت اور مزید ترقی کے امکانات پر بات کروں گا۔
پیزو الیکٹرک انکجیٹ پرنٹنگ
Piezoelectricity کچھ مواد کی قابلیت ہے جو لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج پیدا کرتی ہے۔ لفظ 'piezoelectricity' یونانی الفاظ 'piezein' (نچوڑنا یا دبانا) اور 'elektron' (amber) سے ماخوذ ہے، جو برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ ہے۔ پیزو الیکٹرک مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور ڈی این اے، مختلف قسم کے استعمال میں استعمال ہوتے ہیں۔
Piezoelectricity کا استعمال ہائی وولٹیج بجلی پیدا کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، بطور گھڑی جنریٹر، الیکٹرانک آلات میں، اور مائیکرو بیلنس میں۔ یہ الٹراسونک نوزلز اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کو چلانے کے لیے بھی استعمال ہوتا ہے۔ پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ اس ٹیکنالوجی کی ایک مقبول ایپلی کیشن ہے۔ یہ پرنٹنگ کی ایک قسم ہے جو پیزو الیکٹرک کرسٹل کا استعمال کرتے ہوئے ایک اعلی تعدد کمپن پیدا کرتی ہے، جس کا استعمال سیاہی کی بوندوں کو صفحہ پر نکالنے کے لیے کیا جاتا ہے۔
piezoelectricity کی دریافت 1880 کی ہے، جب فرانسیسی طبیعیات دان Jacques اور Pierre Curie نے اس کا اثر دریافت کیا۔ تب سے، پیزو الیکٹرک اثر کو مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال روزمرہ کی اشیاء جیسے کہ گیس کو پکانے اور گرم کرنے کے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر، اور الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرموں میں ٹرگرز میں پک اپ میں کیا جاتا ہے۔
Piezoelectricity سائنسی تحقیق میں بھی استعمال ہوتی ہے۔ یہ پروب خوردبینوں کی اسکیننگ کی بنیاد ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ یہ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹرس میں بھی استعمال ہوتا ہے، جو الٹراسونک دالیں مواد میں بھیجتے ہیں اور انعکاس کی پیمائش کرتے ہیں تاکہ تعطل کا پتہ لگایا جا سکے اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیاں تلاش کی جا سکیں۔
پیزو الیکٹرک آلات اور مواد کی ترقی بہتر کارکردگی اور آسان مینوفیکچرنگ کے عمل کی ضرورت کی وجہ سے ہوئی ہے۔ ریاستہائے متحدہ میں، تجارتی استعمال کے لیے کوارٹج کرسٹل کی ترقی پیزو الیکٹرک صنعت کی ترقی میں ایک اہم عنصر رہی ہے۔ اس کے برعکس، جاپانی مینوفیکچررز تیزی سے معلومات کا اشتراک کرنے اور نئی ایپلی کیشنز تیار کرنے میں کامیاب رہے ہیں، جس کی وجہ سے جاپانی مارکیٹ میں تیزی سے ترقی ہوئی ہے۔
لائٹر جیسی روزمرہ کی اشیاء سے لے کر جدید سائنسی تحقیق تک پیزو الیکٹرسٹی نے ہمارے توانائی کے استعمال کے طریقے میں انقلاب برپا کر دیا ہے۔ یہ ایک ورسٹائل ٹیکنالوجی ہے جس نے ہمیں نئے مواد اور ایپلی کیشنز کو دریافت کرنے اور تیار کرنے کے قابل بنایا ہے، اور یہ آنے والے سالوں تک ہماری زندگی کا ایک اہم حصہ بنی رہے گی۔
ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار
پیزو الیکٹرسٹی کچھ ٹھوس مواد کی قابلیت ہے جو لاگو میکانکی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرتی ہے۔ لفظ 'piezoelectricity' یونانی الفاظ 'piezein' سے ماخوذ ہے جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا' یا 'پریس' اور 'élektron' کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔ پیزو الیکٹرسٹی ایک لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے جو الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان ہوتا ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر ایک الٹ جانے والا عمل ہے۔ پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو بھی ظاہر کرتے ہیں، ایک لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب ایک بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، ایک ایسا رجحان جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے، جو الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے، بشمول ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار۔ پیزو الیکٹرک مواد آواز کی تیاری اور پتہ لگانے میں، پیزو الیکٹرک انکجیٹ پرنٹنگ میں، گھڑی کے جنریٹروں میں، الیکٹرانک آلات میں، مائیکرو بیلنس میں، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز میں، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں میں استعمال ہوتے ہیں۔
پیزو الیکٹرسٹی کو روزمرہ کے استعمال میں بھی استعمال کیا جاتا ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچز، سگریٹ لائٹرز، اور پائرو الیکٹرک اثر والے مواد میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا، جو درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرتے ہیں۔ اس اثر کا مطالعہ کارل لینیس اور فرانز ایپینس نے 18 ویں صدی کے وسط میں کیا تھا، جس نے رینی ہیوئی اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی تھی، جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا، حالانکہ ان کے تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
پائرو الیکٹرسٹی کے مشترکہ علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ نے پائرو الیکٹرکٹی کی پیشین گوئی اور کرسٹل رویے کی پیشن گوئی کرنے کی صلاحیت کو جنم دیا۔ یہ ٹورمالین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر سے ظاہر ہوا تھا۔ سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے بھی پائیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ کیوری کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کے مظاہرے میں اس کو بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا۔
پیری اور جیک کیوری بھائیوں نے پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کی مکمل الٹ پھیر ہونے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، لیکن یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ تھا۔ کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو کہ پیزو الیکٹرکٹی کو ظاہر کرتا ہے، ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا، جس میں قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا گیا جو پائیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور پیزو الیکٹرک کو سختی سے استعمال کرتے ہوئے ان کی وضاحت کی گئی۔
پیزو الیکٹرک آلات کا عملی استعمال پہلی جنگ عظیم کے دوران سونار کی نشوونما کے ساتھ شروع ہوا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔ پکڑنے والے میں پتلی کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگانے کے لیے ایک ہائیڈرو فون تھا۔ ٹرانسڈیوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کا اخراج کرکے اور کسی شے سے اچھلتی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ شے کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ انہوں نے سونار کو کامیاب بنانے کے لیے پیزو الیکٹرک کا استعمال کیا، اور اس منصوبے نے اگلی دہائیوں میں پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
ان مواد کے لیے نئے پیزو الیکٹرک مواد اور نئی ایپلی کیشنز کی تلاش اور ترقی کی گئی۔ پیزو الیکٹرک ڈیوائسز کو مختلف شعبوں میں گھر ملے، جیسے سیرامک فونوگراف کارتوس، جس نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے، زیادہ درست ریکارڈ پلیئرز کے لیے بنائے جو برقرار رکھنے کے لیے سستے اور تعمیر کرنے میں آسان تھے۔ الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کی نشوونما نے سیالوں اور ٹھوسوں کی viscosity اور لچک کی آسانی سے پیمائش کرنے کی اجازت دی، جس کے نتیجے میں مواد کی تحقیق میں بہت زیادہ ترقی ہوئی۔ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر مواد میں الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور وقفے کی پیمائش کرتے ہیں، ساختی حفاظت کو بہتر بناتے ہیں۔
دوسری جنگ عظیم نے ریاستہائے متحدہ، روس اور جاپان میں آزاد تحقیقی گروپوں کو مصنوعی مواد کی ایک نئی کلاس دریافت کی جسے فیر کہا جاتا ہے۔
کلاک جنریٹر
Piezoelectricity لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرنے کے لئے کچھ مواد کی صلاحیت ہے. اس رجحان کو کئی مفید ایپلی کیشنز بنانے کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جن میں کلاک جنریٹر بھی شامل ہیں۔ کلاک جنریٹر وہ آلات ہیں جو عین وقت کے ساتھ برقی سگنل پیدا کرنے کے لیے پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال کرتے ہیں۔
کلاک جنریٹر مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں، جیسے کہ کمپیوٹر، ٹیلی کمیونیکیشن، اور آٹوموٹو سسٹمز میں۔ وہ طبی آلات میں بھی استعمال ہوتے ہیں، جیسے پیس میکر، برقی سگنلز کے درست وقت کو یقینی بنانے کے لیے۔ کلاک جنریٹر صنعتی آٹومیشن اور روبوٹکس میں بھی استعمال ہوتے ہیں، جہاں درست وقت ضروری ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی ریاستوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل پر مبنی ہے۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، اس کا مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹریسٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی میکانکی تناؤ پیدا کر سکتے ہیں جب برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے۔ یہ الٹا پیزو الیکٹرک اثر کے طور پر جانا جاتا ہے اور الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
گھڑی کے جنریٹر اس الٹا پیزو الیکٹرک اثر کو عین وقت کے ساتھ برقی سگنل پیدا کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ پیزو الیکٹرک مواد ایک برقی فیلڈ کے ذریعہ خراب ہوتا ہے، جس کی وجہ سے یہ ایک مخصوص فریکوئنسی پر کمپن ہوتا ہے۔ اس وائبریشن کو پھر برقی سگنل میں تبدیل کر دیا جاتا ہے، جو کہ ایک درست وقت کا سگنل پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
کلاک جنریٹر طبی آلات سے لے کر صنعتی آٹومیشن تک متعدد ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ وہ قابل اعتماد، درست اور استعمال میں آسان ہیں، جو انہیں بہت سی ایپلی کیشنز کے لیے ایک مقبول انتخاب بناتے ہیں۔ Piezoelectricity جدید ٹیکنالوجی کا ایک اہم حصہ ہے، اور گھڑی پیدا کرنے والے اس رجحان کے بہت سے استعمال میں سے صرف ایک ہیں۔
الیکٹرانک آلات
پیزو الیکٹرسٹی کچھ ٹھوس مواد کی قابلیت ہے جو لاگو میکانکی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرتی ہے۔ یہ رجحان، جسے پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے، مختلف قسم کے الیکٹرانک آلات میں استعمال ہوتا ہے، الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار میں اٹھانے سے لے کر جدید الیکٹرانک ڈرموں میں محرکات تک۔
Piezoelectricity یونانی الفاظ πιέζειν (piezein) سے ماخوذ ہے جس کا مطلب ہے "نچوڑنا" یا "پریس" اور ἤλεκτρον (ēlektron) کا مطلب ہے "امبر"، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔ پیزو الیکٹرک مواد کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور ڈی این اے پروٹین ہیں، جو پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان ایک لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرک اثر کی نمائش کرنے والے مواد بھی الٹ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب ایک بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، ایک ایسا رجحان جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے، جو الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔
پائیزو الیکٹرسٹی کی دریافت کا سہرا فرانسیسی طبیعیات دان پیئر اور جیک کیوری کو جاتا ہے، جنہوں نے 1880 میں براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا مظاہرہ کیا۔ پائرو الیکٹرک کے بارے میں ان کے مشترکہ علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ نے پائرو الیکٹرک اثر کی پیشین گوئی کو جنم دیا، اور اس سے قبل کی صلاحیت کو جنم دیا۔ کرسٹل رویے کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورمالائن، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر سے کیا گیا۔
پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال روزمرہ کی مختلف ایپلی کیشنز میں کیا گیا ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر، اور پائرو الیکٹرک اثر مواد میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا جو درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرتے ہیں۔ 18ویں صدی کے وسط میں کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے اس کا مطالعہ کیا، جس میں رینے ہوئے اور اینٹون سیزر بیکریل سے علم حاصل کیا گیا، جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا۔ تجربات غیر نتیجہ خیز ثابت ہوئے، تاہم، اسکاٹ لینڈ کے کیوری کمپینسیٹر میوزیم میں پیزو کرسٹل کے منظر نے کیوری برادران کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا مظاہرہ کیا۔
Piezoelectricity مختلف قسم کے الیکٹرانک آلات میں استعمال ہوتی ہے، الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار میں پک اپ سے لے کر جدید الیکٹرانک ڈرموں میں ٹرگرز تک۔ یہ آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، کلاک جنریٹر، مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں میں بھی استعمال ہوتا ہے۔ پیزو الیکٹرسٹی اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔
مائکرو بیلنس
پیزو الیکٹرسٹی کچھ ٹھوس مواد کی قابلیت ہے جو لاگو میکانکی دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرتی ہے۔ Piezoelectricity یونانی الفاظ πιέζειν (piezein) سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے "نچوڑنا" یا "پریس"، اور ἤλεκτρον (ēlektron)، جس کا مطلب ہے "امبر"، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال روزمرہ کے مختلف استعمال میں کیا جاتا ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ کے لیے گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔ یہ آواز کی تیاری اور پتہ لگانے اور پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ میں بھی استعمال ہوتا ہے۔
Piezoelectricity کو ہائی وولٹیج کی بجلی پیدا کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے، اور یہ گھڑی پیدا کرنے والے اور الیکٹرانک آلات جیسے مائیکرو بیلنس کی بنیاد ہے۔ Piezoelectricity کا استعمال الٹراسونک نوزلز اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کو چلانے کے لیے بھی کیا جاتا ہے۔
پیزو الیکٹرسٹی کی دریافت کا سہرا 1880 میں فرانسیسی طبیعیات دان جیک اور پیئر کیوری کو جاتا ہے۔ کیوری برادران نے پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں اپنے علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کے بارے میں اپنی سمجھ کو ملا کر پیزو الیکٹرسٹی کے تصور کو جنم دیا۔ وہ کرسٹل کے رویے کی پیشن گوئی کرنے کے قابل تھے اور کرسٹل جیسے ٹورمالین، کوارٹج، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک میں اثر کا مظاہرہ کیا۔
پیزو الیکٹرک اثر کو کارآمد ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا گیا، بشمول آواز کی تیاری اور پتہ لگانے۔ پہلی جنگ عظیم کے دوران سونار کی ترقی پیزو الیکٹرسٹی کے استعمال میں ایک اہم پیش رفت تھی۔ دوسری جنگ عظیم کے بعد، ریاست ہائے متحدہ امریکہ، روس اور جاپان میں آزاد تحقیقی گروپوں نے مصنوعی مواد کی ایک نئی کلاس دریافت کی جسے فیرو الیکٹرک کہتے ہیں، جس میں قدرتی مواد سے دس گنا زیادہ پیزو الیکٹرک کنسٹنٹ کی نمائش ہوتی ہے۔
اس کی وجہ سے بیریم ٹائٹینیٹ اور بعد میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ مواد کی شدید تحقیق اور ترقی ہوئی، جس میں مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے مخصوص خصوصیات تھیں۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل کے استعمال کی ایک اہم مثال دوسری جنگ عظیم کے بعد بیل ٹیلی فون لیبارٹریز میں تیار کی گئی۔
ریڈیو ٹیلی فونی انجینئرنگ ڈیپارٹمنٹ میں کام کرنے والے فریڈرک آر لایک نے ایک کٹ کرسٹل تیار کیا جو درجہ حرارت کی ایک وسیع رینج پر کام کرتا ہے۔ Lack's کرسٹل کو پچھلے کرسٹل کے بھاری لوازمات کی ضرورت نہیں تھی، جس سے ہوائی جہاز میں اس کے استعمال میں آسانی تھی۔ اس پیش رفت نے اتحادی فضائیہ کو ہوا بازی ریڈیو کا استعمال کرتے ہوئے مربوط بڑے پیمانے پر حملوں میں حصہ لینے کی اجازت دی۔
ریاستہائے متحدہ میں پیزو الیکٹرک آلات اور مواد کی ترقی نے کئی کمپنیوں کو کاروبار میں رکھا، اور کوارٹج کرسٹل کی ترقی کا تجارتی طور پر استحصال کیا گیا۔ پیزو الیکٹرک مواد اس کے بعد سے متعدد ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا رہا ہے، بشمول میڈیکل امیجنگ، الٹراسونک صفائی، اور بہت کچھ۔
الٹراسونک نوزل ڈرائیو کریں۔
Piezoelectricity وہ برقی چارج ہے جو بعض ٹھوس مواد جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو مکینیکل تناؤ کا جواب ہے اور یونانی الفاظ 'پیزین' سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا' یا 'پریس'، اور 'الیکٹران'، جس کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان ایک لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، یعنی پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ ایک لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ اس کی ایک مثال لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل ہے، جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، جب ایک بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، تو کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں الٹا پیزو الیکٹرک اثر ہوتا ہے، جو الٹراساؤنڈ لہروں کی پیداوار ہے۔
فرانسیسی ماہر طبیعیات جیکس اور پیئر کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی کو دریافت کیا اور اس کے بعد سے آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے سمیت متعدد مفید ایپلی کیشنز کے لیے اس کا استعمال کیا گیا۔ Piezoelectricity روزمرہ کے استعمال کو بھی تلاش کرتی ہے، جیسے کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔
پائرو الیکٹرک اثر، جو کہ درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرنے والا مواد ہے، کا مطالعہ کارل لینیس، فرانز ایپینس، اور 18ویں صدی کے وسط میں René Haüy اور Antoine César Becquerel کے ڈرائنگ علم نے کیا جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور اس کے درمیان تعلق کو واضح کیا۔ برقی چارج. یہ ثابت کرنے کے لیے کیے گئے تجربات بے نتیجہ تھے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ پیئر اور جیک کیوری بھائیوں کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا مظاہرہ ہے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم کو یکجا کرنے اور کرسٹل کے بنیادی ڈھانچے کو سمجھنے نے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی کو جنم دیا اور انہیں کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کرنے کی اجازت دی۔ اس کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر سے کیا گیا۔ سوڈیم اور پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے بھی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ کیوریز نے کنورس پیزو الیکٹرک اثر کی پیشین گوئی کرنے کے لیے اسے بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا، جسے 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضی میں اخذ کیا گیا تھا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، لیکن پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرنے والے کرسٹل ڈھانچے کو تلاش کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے پیئر اور میری کیوری کے کام میں پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ تھا۔ اس کا اختتام وولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر ہوا، جس نے قدرتی کرسٹل کلاسز کو پیزو الیکٹرسٹی کے قابل بیان کیا اور ٹینسر کے تجزیہ کے ذریعے پیزو الیکٹرک کنسٹنٹ کی سختی سے وضاحت کی۔
پیزو الیکٹرک آلات کا عملی استعمال سونار سے شروع ہوا، جو پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیا گیا تھا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔ پکڑنے والے میں پتلی کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل ہوتا ہے جسے احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا دیا جاتا ہے، جسے ہائیڈروفون کہتے ہیں، تاکہ ہائی فریکوئنسی پلس کے اخراج کے بعد واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگایا جا سکے۔ کسی چیز سے اچھلتی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ شے کے فاصلے کا حساب لگاسکتے ہیں۔ سونار میں پیزو الیکٹرک کا یہ استعمال کامیاب رہا، اور اس منصوبے نے کئی دہائیوں تک پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
ان مواد کے لیے نئے پیزو الیکٹرک مواد اور نئی ایپلی کیشنز کو تلاش کیا گیا اور تیار کیا گیا، اور پیزو الیکٹرک آلات نے سیرامک فونوگراف کارتوس جیسے فیلڈز میں گھر تلاش کیے، جس نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے، زیادہ درست ریکارڈ پلیئرز کے لیے بنائے جو برقرار رکھنے کے لیے سستے اور تعمیر میں آسان تھے۔ . الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کی نشوونما نے سیالوں اور ٹھوسوں کی viscosity اور لچک کی آسانی سے پیمائش کرنے کی اجازت دی، جس کے نتیجے میں مواد کی تحقیق میں بہت زیادہ ترقی ہوئی۔ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر مواد کے ذریعے الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور انقطاع کی پیمائش کرتے ہیں۔
الٹرا فائن فوکسنگ آپٹیکل اسمبلیاں
Piezoelectricity بعض مادوں کی وہ صلاحیت ہے جو مکینیکل دباؤ کا شکار ہونے پر برقی چارج جمع کر سکتی ہے۔ یہ الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی برقی اور مکینیکل حالتوں کے درمیان ایک لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے۔ پیزو الیکٹرسٹی ایک الٹ جانے والا عمل ہے، یعنی پیزو الیکٹرکٹی کو ظاہر کرنے والے مواد بھی الٹ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔
Piezoelectricity کا استعمال مختلف ایپلی کیشنز میں کیا گیا ہے، بشمول آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، اور ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار۔ پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال انک جیٹ پرنٹنگ، کلاک جنریٹرز، الیکٹرانک آلات، مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں میں بھی ہوتا ہے۔
Piezoelectricity 1880 میں فرانسیسی طبیعیات دان Jacques اور Pierre Curie نے دریافت کی تھی۔ پیزو الیکٹرک اثر کو کارآمد ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے، جیسے آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، اور ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار۔ پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ کے ساتھ ساتھ گھڑی کے جنریٹر، الیکٹرانک آلات، مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیاں بھی استعمال ہوتی ہیں۔
Piezoelectricity نے روزمرہ کے استعمال میں اپنا راستہ تلاش کر لیا ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر، اور پائرو الیکٹرک اثر مواد کے لیے گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا جو درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرتے ہیں۔ اس اثر کا مطالعہ 18ویں صدی کے وسط میں کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے کیا، جس میں رینے ہیوئی اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی گئی جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا۔ تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ پیئر اور جیک کیوری بھائیوں کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا مظاہرہ ہے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کے بارے میں ان کی سمجھ کے ساتھ مل کر، انہوں نے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی اور کرسٹل رویے کی پیشن گوئی کرنے کی صلاحیت کو جنم دیا۔ اس کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر میں ہوا تھا۔
سوڈیم اور پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ، اور کوارٹز اور روچیل سالٹ نے پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل میں وولٹیج بنانے کے لیے استعمال کیا گیا، حالانکہ شکل میں تبدیلی کو بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا تھا۔ Curies نے converse piezoelectric اثر کی پیشن گوئی کی، اور converse Effect کو 1881 میں گیبریل لپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضیاتی طور پر اخذ کیا گیا۔ کیوری نے فوری طور پر کنورس اثر کے وجود کی تصدیق کی، اور الیکٹرو کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کرنے کے لیے آگے بڑھا۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل میں ایلسٹو مکینیکل اخترتی۔
کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم آلہ نہ بن گئی۔ ان کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرتا ہے ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا۔ اس نے قدرتی کرسٹل کلاسز کو بیان کیا جو پیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور پیزو الیکٹرک آلات کے عملی استعمال کے لیے ٹینسر تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے پیزو الیکٹرک کنسٹینٹس کی سختی سے وضاحت کی گئی۔
سونار کی ترقی ایک کامیاب منصوبہ تھا جس نے پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔ دہائیوں کے بعد، نئے پیزو الیکٹرک مواد اور ان مواد کے لیے نئی ایپلی کیشنز کی تلاش اور ترقی کی گئی۔ پیزو الیکٹرک ڈیوائسز کو مختلف شعبوں میں گھر ملے، جیسے سیرامک فونوگراف کارتوس، جس نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور ریکارڈ پلیئرز کو سستا اور برقرار رکھنے اور تعمیر کرنا آسان بنا دیا۔ الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کی نشوونما نے سیالوں اور ٹھوس کی viscosity اور لچک کی آسانی سے پیمائش کی اجازت دی، جس کے نتیجے میں مواد کی تحقیق میں بہت زیادہ ترقی ہوئی ہے۔ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر مواد میں الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور وقفے کی پیمائش کرتے ہیں، ساختی حفاظت کو بہتر بناتے ہیں۔
پیزو الیکٹرک دلچسپی کے شعبے کی شروعات کوارٹج کرسٹل سے تیار کردہ نئے مواد کے منافع بخش پیٹنٹ کے ساتھ حاصل کی گئی تھی، جن کا تجارتی طور پر پیزو الیکٹرک مواد کے طور پر استحصال کیا گیا تھا۔ سائنسدانوں نے اعلیٰ کارکردگی والے مواد کی تلاش کی، اور مواد میں ترقی اور مینوفیکچرنگ کے عمل کی پختگی کے باوجود، ریاستہائے متحدہ کی مارکیٹ تیزی سے ترقی نہیں کر سکی۔ اس کے برعکس، جاپانی مینوفیکچررز نے معلومات کو تیزی سے شیئر کیا اور ریاستہائے متحدہ کی پیزو الیکٹرک صنعت میں ترقی کے لیے نئی ایپلی کیشنز کو جاپانی مینوفیکچررز کے برعکس نقصان پہنچا۔
پیزو الیکٹرک موٹرز
اس سیکشن میں، میں اس بارے میں بات کروں گا کہ پیزو الیکٹرسٹی کو جدید ٹیکنالوجی میں کس طرح استعمال کیا جاتا ہے۔ اسکیننگ پروب مائکروسکوپ سے لے کر جو تصاویر کو ایٹم کے پیمانے پر حل کر سکتے ہیں الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرونک ڈرم کے محرکات تک، پیزو الیکٹرسٹی بہت سے آلات کا ایک لازمی حصہ بن چکی ہے۔ میں piezoelectricity کی تاریخ اور اسے مختلف ایپلی کیشنز میں کیسے استعمال کیا گیا ہے اس کی کھوج کروں گا۔
اسکیننگ پروب مائکروسکوپ کی بنیاد بناتا ہے۔
Piezoelectricity وہ برقی چارج ہے جو بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو مکینیکل تناؤ کا ردعمل ہے، اور لفظ piezoelectricity یونانی لفظ πιέζειν (piezein) سے آیا ہے جس کا مطلب ہے "نچوڑنا" یا "پریس" اور ἤλεκτρον (ēlektron) کا مطلب ہے "امبر"، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک موٹرز وہ آلات ہیں جو پیزو الیکٹرک اثر کو حرکت پیدا کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ یہ اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی ریاستوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرک اثر کی نمائش کرنے والے مواد بھی الٹ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ ایسے مواد کی مثالیں جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتی ہیں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل ہیں۔
پیزو الیکٹرک اثر کو مفید ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے، جیسے آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کے لیے الٹراسونک نوزلز جیسے مائیکرو بیلنس اور ڈرائیو الٹراسونک نوزلز۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
Piezoelectricity 1880 میں فرانسیسی طبیعیات دان Jacques اور Pierre Curie نے دریافت کی تھی۔ اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں پائیزو کرسٹل اور کیوری کمپنسیٹر کا نظارہ دیکھا جا سکتا ہے، جو پیری اور جیک کیوری بھائیوں کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا مظاہرہ ہے۔
پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کے بارے میں ان کی سمجھ کے امتزاج نے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی کو جنم دیا، جس نے انہیں کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کرنے کی اجازت دی۔ یہ ٹورمالین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر سے ظاہر ہوا تھا۔ سوڈیم اور پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ، اور کوارٹز اور روچیل نمک نے پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا، حالانکہ کیوریز نے اسے بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا تھا۔
انہوں نے کنورس پیزو الیکٹرک اثر کی بھی پیشین گوئی کی، اور یہ 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضی کے لحاظ سے اخذ کیا گیا۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل میں مکینیکل اخترتی۔
کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم آلہ نہ بن گئی۔ کرسٹل ڈھانچے کو تلاش کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو کہ پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتا ہے ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا، جس میں قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا گیا جو پائیزو الیکٹرسٹی کے قابل ہیں اور سختی سے الیکٹرک کی تعریف کی گئی۔
اس کے نتیجے میں پیزو الیکٹرک آلات، جیسے سونار، جو پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیے گئے تھے، کے عملی استعمال کا باعث بنے۔ فرانس میں، پال لینگوِن اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔ اس ڈیٹیکٹر میں باریک کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور ایک ہائیڈرو فون تھا جو ٹرانس ڈوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کے اخراج کے بعد واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگاتا تھا۔ کسی چیز سے اچھالنے والی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ اس چیز کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ انہوں نے اس سونار کو کامیاب بنانے کے لیے پیزو الیکٹرک کا استعمال کیا، اور اس منصوبے نے کئی دہائیوں تک پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
ان مواد کے لیے نئے پیزو الیکٹرک مواد اور نئی ایپلی کیشنز کو تلاش کیا گیا اور تیار کیا گیا، اور پیزو الیکٹرک آلات نے بہت سے شعبوں میں گھر تلاش کیے، جیسے سیرامک فونوگراف کارتوس، جس نے پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے اور زیادہ درست ریکارڈ پلیئرز کے لیے بنائے جن کو برقرار رکھنا سستا اور آسان تھا۔ تعمیر کرنا. الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کی نشوونما نے سیالوں اور ٹھوسوں کی viscosity اور لچک کی آسانی سے پیمائش کرنے کی اجازت دی، جس کے نتیجے میں مواد کی تحقیق میں بہت زیادہ ترقی ہوئی۔ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر مواد میں الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور وقفے کی پیمائش کرتے ہیں، ساختی حفاظت کو بہتر بناتے ہیں۔
دوسری جنگ عظیم کے دوران، متحدہ میں آزاد تحقیقی گروپ
ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کریں۔
Piezoelectricity وہ برقی چارج ہے جو بعض ٹھوس مواد جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو مکینیکل تناؤ کا جواب ہے اور یونانی لفظ 'پیزین' سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب نچوڑنا یا دبانا ہے۔ پیزو الیکٹرک اثر الٹا ہم آہنگی کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی ریاستوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل سے ہوتا ہے۔
پیزو الیکٹرسٹی ایک الٹ جانے والا عمل ہے، اور پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرنے والے مواد بھی الٹ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ اس کی مثالوں میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل شامل ہیں، جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرکٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، جب بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے تو کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کرتے ہیں، جو الٹا پیزو الیکٹرک اثر کے طور پر جانا جاتا ہے اور الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔
فرانسیسی طبیعیات دان جیک اور پیئر کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی کو دریافت کیا۔ پیزو الیکٹرک اثر کو مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جس میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی جنریٹر، اور الیکٹرانک آلات شامل ہیں۔ مائکرو بیلنس اور ڈرائیو الٹراسونک نوزلز۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
پیزو الیکٹرسٹی کو روزمرہ کے استعمال میں بھی استعمال کیا جاتا ہے، جیسے کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں گیس جلانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔ پائرو الیکٹرک اثر، جو ایک ایسا مواد ہے جو درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے، کا مطالعہ کارل لِنیئس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا تھا۔ René Haüy اور Antoine César Becquerel کے علم پر روشنی ڈالتے ہوئے، انہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا، لیکن ان کے تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
گلاسگو میں ہنٹیرین میوزیم کے زائرین پیزو کرسٹل کیوری کمپنسیٹر دیکھ سکتے ہیں، جو بھائیوں پیئر اور جیکس کیوری کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ کے ساتھ مل کر، انہوں نے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی اور کرسٹل رویے کی پیشن گوئی کرنے کی صلاحیت کو جنم دیا۔ یہ ٹورمالین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر سے ظاہر ہوا تھا۔ سوڈیم اور پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ، اور کوارٹز اور روچیل سالٹ نے پائیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور پیزو الیکٹرک ڈسک خراب ہونے پر ایک وولٹیج پیدا کرتی ہے، حالانکہ شکل میں تبدیلی بہت مبالغہ آمیز ہے۔ Curies converse piezoelectric اثر کی پیشن گوئی کرنے کے قابل تھے، اور converse Effect کو 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضی میں اخذ کیا گیا تھا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، لیکن یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ تھا۔ کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتا ہے، وولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا۔
پک اپس الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار
پیزو الیکٹرک موٹرز الیکٹرک موٹرز ہیں جو پیزو الیکٹرک اثر کو برقی توانائی کو مکینیکل توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال کرتی ہیں۔ پیزو الیکٹرک اثر بعض مادوں کی وہ صلاحیت ہے جو مکینیکل تناؤ کا شکار ہونے پر برقی چارج پیدا کرتی ہے۔ پیزو الیکٹرک موٹرز مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہیں، چھوٹے آلات جیسے گھڑیوں اور گھڑیوں کو طاقت دینے سے لے کر بڑی مشینوں جیسے روبوٹ اور طبی آلات کو طاقت دینے تک۔
پیزو الیکٹرک موٹرز پک اپ میں الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار استعمال ہوتی ہیں۔ یہ پک اپ گٹار کے تاروں کی کمپن کو برقی سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے پیزو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتے ہیں۔ اس سگنل کو پھر بڑھا کر ایک ایمپلیفائر کو بھیجا جاتا ہے، جو گٹار کی آواز پیدا کرتا ہے۔ پیزو الیکٹرک پک اپ جدید الیکٹرانک ڈرموں میں بھی استعمال ہوتے ہیں، جہاں وہ ڈرم کے سروں کی کمپن کا پتہ لگانے اور انہیں برقی سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
پیزو الیکٹرک موٹرز کو اسکیننگ پروب مائکروسکوپ میں بھی استعمال کیا جاتا ہے، جو پیزو الیکٹرک اثر کو کسی سطح پر ایک چھوٹی سی تحقیقات کو منتقل کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ یہ خوردبین کو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ پیزو الیکٹرک موٹرز انک جیٹ پرنٹرز میں بھی استعمال ہوتی ہیں، جہاں وہ پرنٹ ہیڈ کو پورے صفحے پر آگے پیچھے کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔
پیزو الیکٹرک موٹرز متعدد دیگر ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہیں، بشمول طبی آلات، آٹوموٹیو اجزاء، اور کنزیومر الیکٹرانکس۔ وہ صنعتی ایپلی کیشنز میں بھی استعمال ہوتے ہیں، جیسے صحت سے متعلق حصوں کی تیاری اور پیچیدہ اجزاء کی اسمبلی میں۔ پیزو الیکٹرک اثر الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں بھی استعمال ہوتا ہے، جو میڈیکل امیجنگ اور مواد میں خامیوں کا پتہ لگانے میں استعمال ہوتے ہیں۔
مجموعی طور پر، پیزو الیکٹرک موٹرز ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں استعمال ہوتی ہیں، چھوٹے آلات کو طاقت دینے سے لے کر بڑی مشینوں کو طاقت دینے تک۔ ان کا استعمال الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار، جدید الیکٹرانک ڈرم، اسکیننگ پروب مائکروسکوپ، انک جیٹ پرنٹرز، طبی آلات، آٹوموٹیو پرزوں اور کنزیومر الیکٹرانکس میں کیا جاتا ہے۔ پیزو الیکٹرک اثر الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری اور مواد میں خامیوں کا پتہ لگانے میں بھی استعمال ہوتا ہے۔
جدید الیکٹرانک ڈرم کو متحرک کرتا ہے۔
Piezoelectricity وہ برقی چارج ہے جو بعض ٹھوس مواد جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو میکانی کشیدگی کے لئے ان مواد کا ردعمل ہے. لفظ piezoelectricity یونانی لفظ "piezein" سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے "نچوڑنا یا دبانا"، اور لفظ "elektron" جس کا مطلب ہے "امبر"، جو کہ برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ ہے۔
پیزو الیکٹرک موٹرز وہ آلات ہیں جو پیزو الیکٹرک اثر کو حرکت پیدا کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ یہ اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کا نتیجہ ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے، یعنی پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ ایک لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ اس کی ایک مثال لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل ہے، جو قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، جب بیرونی برقی میدان کا اطلاق ہوتا ہے، تو کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کرتے ہیں، الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرتے ہیں۔
پیزو الیکٹرک موٹرز روزمرہ کی مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہیں، جیسے:
• کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا
ٹارچ، سگریٹ لائٹر، اور پائرو الیکٹرک اثر مواد
• درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرنا
• آواز کی پیداوار اور پتہ لگانا
پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ
• ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار
گھڑی جنریٹر اور الیکٹرانک آلات
• مائیکرو بیلنس
الٹراسونک نوزلز اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کو چلائیں۔
• اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بناتا ہے۔
• ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کریں۔
• الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار کو پک اپ
• جدید الیکٹرانک ڈرم کو متحرک کرتا ہے۔
Piezoelectric Transducers کی الیکٹرو مکینیکل ماڈلنگ
اس سیکشن میں، میں پیزو الیکٹرک ٹرانسڈیوسرز کی الیکٹرو مکینیکل ماڈلنگ کو تلاش کروں گا۔ میں piezoelectricity کی دریافت کی تاریخ، اس کے وجود کو ثابت کرنے والے تجربات، اور piezoelectric آلات اور مواد کی ترقی کو دیکھوں گا۔ میں فرانسیسی طبیعیات دان پیئر اور جیکس کیوری، کارل لِنیئس اور فرانز ایپینس، رینے ہوائے اور اینٹون سیزر بیکریل، گیبریل لپ مین، اور ولڈیمار ووئگٹ کی شراکت پر بھی بات کروں گا۔
فرانسیسی طبیعیات دان پیئر اور جیک کیوری
Piezoelectricity ایک الیکٹرو مکینیکل رجحان ہے جہاں برقی چارج کچھ ٹھوس مواد جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ چارج لاگو مکینیکل تناؤ کے جواب میں پیدا ہوتا ہے۔ لفظ 'piezoelectricity' یونانی لفظ 'piezein' سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا یا دبانا'، اور 'الیکٹران'، جس کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا ہم آہنگی والے مواد میں مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کا نتیجہ ہے۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جہاں لاگو برقی فیلڈ کے جواب میں مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل پیدا ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، جب بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، تو کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کرتے ہیں، اس عمل میں الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرتے ہیں جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے۔
1880 میں، فرانسیسی ماہر طبیعیات پیئر اور جیک کیوری نے پیزو الیکٹرک اثر دریافت کیا اور اس کے بعد سے اس کا استعمال مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا گیا، جن میں آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے اور الیکٹرانک آلات شامل ہیں۔ الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کے لیے مائکرو بیلنس اور ڈرائیو الٹراسونک نوزلز جیسے آلات۔ یہ پروب خوردبینوں کو اسکین کرنے کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔ Piezoelectricity کا استعمال الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے ٹرگرز کے لیے پک اپ میں بھی کیا جاتا ہے۔
Piezoelectricity روزمرہ کے استعمال کو بھی تلاش کرتی ہے، جیسے کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا۔ پائرو الیکٹرک اثر، جہاں درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں کوئی مادّہ برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے، کا مطالعہ کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا، جس میں رینے ہوائے اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی گئی، جنہوں نے ان کے درمیان ایک رشتہ قائم کیا۔ مکینیکل تناؤ اور برقی چارج، اگرچہ ان کے تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں اپنے علم کو بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی تفہیم کے ساتھ ملا کر، کیوری پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی کو جنم دینے اور کرسٹل کے رویے کی پیشین گوئی کرنے کے قابل تھے۔ اس کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر میں ہوا تھا۔ سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹج نے بھی پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کی۔ پیزو الیکٹرک ڈسک درست شکل میں وولٹیج پیدا کرتی ہے، حالانکہ کیوری کے مظاہرے میں اسے بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا ہے۔ وہ کنورس پیزو الیکٹرک اثر کی پیشن گوئی کرنے کے قابل بھی تھے اور 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضی کے طور پر اس کا اندازہ لگا سکتے تھے۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ اس کے بعد کی دہائیوں میں، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم ذریعہ نہ بن گئی۔ کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتا ہے، وولڈیمار ووئگٹ کی 'لیہربچ ڈیر کرسٹل فزیک' (کرسٹل فزکس کی نصابی کتاب) کی اشاعت پر منتج ہوا۔
تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
Piezoelectricity ایک الیکٹرو مکینیکل رجحان ہے جس میں بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں برقی چارج جمع ہوتا ہے۔ یہ لاگو مکینیکل تناؤ کا ردعمل ہے، اور لفظ 'piezoelectricity' یونانی الفاظ 'piezein' سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا یا دبانا'، اور 'élektron'، جس کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا توازن کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کا نتیجہ ہے۔ یہ ایک الٹ جانے والا عمل ہے۔ پیزو الیکٹرک اثر کی نمائش کرنے والے مواد ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو بھی ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانکی تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب ایک بیرونی برقی میدان لگایا جاتا ہے، جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے، جو الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔
فرانسیسی ماہر طبیعیات پیئر اور جیکس کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی دریافت کی۔ اس کے بعد سے اس کا استعمال مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا گیا ہے، جس میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور الیکٹرانک آلات جیسے مائیکرو بیلنس شامل ہیں۔ ، الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کو چلائیں۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔ Piezoelectricity الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار کے لیے پک اپ میں بھی استعمال ہوتی ہے، اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے لیے محرکات۔
Piezoelectricity کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر اور مزید میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنے میں روزمرہ کے استعمال کو تلاش کرتی ہے۔ پائرو الیکٹرک اثر، جس میں درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں کوئی مادّہ برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے، کا مطالعہ کارل لِنیئس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا تھا، جس نے رینے ہوائے اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی، جنہوں نے ایک رشتہ قائم کیا۔ مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان۔ تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
پائرو الیکٹرسٹی کے مشترکہ علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ نے پائرو الیکٹرکٹی کی پیشین گوئی اور کرسٹل کے رویے کی پیشین گوئی کرنے کی صلاحیت کو جنم دیا۔ اس کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر میں ہوا تھا۔ سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے بھی پائیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ کیوری کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کے مظاہرے میں اس کو بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا۔
پیئر اور جیک کیوری بھائیوں نے کنورس پیزو الیکٹرک اثر کی پیشین گوئی کی، اور متضاد اثر کو 1881 میں گیبریل لپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضیاتی طور پر اخذ کیا گیا۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کی الٹ پھیر۔
کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، لیکن یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ تھا۔ ان کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرتا ہے ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا۔ اس نے قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا جو پیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور ٹینسر تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے پیزو الیکٹرک کنسٹینٹس کی سختی سے وضاحت کی۔ یہ پیزو الیکٹرک ٹرانسڈیوسرز کا پہلا عملی استعمال تھا، اور سونار پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیا گیا تھا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔
کارل لینیئس اور فرانز ایپینس
Piezoelectricity ایک الیکٹرو مکینیکل رجحان ہے جس میں برقی چارج بعض ٹھوس مواد جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں جمع ہوتا ہے۔ یہ چارج لاگو میکانی دباؤ کے جواب میں پیدا ہوتا ہے۔ لفظ piezoelectricity یونانی الفاظ πιέζειν (piezein) سے آیا ہے جس کا مطلب ہے "نچوڑنا یا دبانا" اور ἤλεκτρον (ēlektron) کا مطلب ہے "امبر"، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا ہم آہنگی کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کے نتیجے میں ہوتا ہے۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، یعنی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ریورس پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جو کہ لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب ایک بیرونی برقی میدان لگایا جاتا ہے، جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے اور الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔
1880 میں، فرانسیسی ماہر طبیعیات جیکس اور پیئر کیوری نے پیزو الیکٹرک اثر کو دریافت کیا اور اس کے بعد سے بہت سے مفید ایپلی کیشنز کے لیے اس کا فائدہ اٹھایا گیا، جن میں آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، الیکٹرانک آلات، مائیکرو بیلنس شامل ہیں۔ ، الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیوں کو چلائیں۔ یہ پروب خوردبینوں کو اسکین کرنے کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ Piezoelectricity کا استعمال الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے ٹرگرز کے لیے پک اپ میں بھی کیا جاتا ہے۔
پیزو الیکٹرسٹی روزمرہ کے استعمال میں بھی پائی جاتی ہے، جیسے کہ کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر، اور پائرو الیکٹرک اثر میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنا، جو اس وقت ہوتا ہے جب کوئی مواد درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے۔ اس اثر کا مطالعہ 18ویں صدی کے وسط میں کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے کیا، جس میں رینے ہوائے اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالی گئی، جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا، حالانکہ ان کے تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ پیئر اور جیک کیوری بھائیوں کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم کو بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی تفہیم کے ساتھ ملانے سے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشن گوئی اور کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کرنے کی صلاحیت پیدا ہوئی۔ یہ ٹورمالین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر سے ظاہر ہوا تھا۔ روچیل نمک سے سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے پائیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور پیزو الیکٹرک ڈسک جب درست شکل میں ہو تو وولٹیج پیدا کرتی ہے، حالانکہ کیوری کے مظاہرے میں اس کو بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا ہے۔
کنورس پیزو الیکٹرک اثر کی پیشین گوئی اور بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے اس کی ریاضیاتی کٹوتی 1881 میں گیبریل لپ مین نے کی تھی۔ کیوری نے فوری طور پر کنورس اثر کے وجود کی تصدیق کی، اور الیکٹرو-ایلاسٹو- کی مکمل الٹ پھیر کا مقداری ثبوت حاصل کرنے کے لیے آگے بڑھا۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل میں مکینیکل اخترتی۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم ذریعہ نہیں بن گئی، جنہوں نے اسے کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے استعمال کیا جو پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتے تھے۔ اس کا اختتام Woldemar Voigt کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر ہوا، جس نے قدرتی کرسٹل کلاسز کو پیزو الیکٹرسٹی کے قابل بیان کیا اور ٹینسر تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے پیزو الیکٹرک کنسٹنٹ کی سختی سے وضاحت کی۔
پیزو الیکٹرک ٹرانس ڈوسرز کا یہ عملی استعمال پہلی جنگ عظیم کے دوران سونار کی نشوونما کا باعث بنا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھی کارکنوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا تیار کیا۔ پکڑنے والے میں پتلی کوارٹز کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل ہوتا ہے جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں پر چپکا ہوا ہوتا ہے، اور ٹرانس ڈوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کے اخراج کے بعد واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگانے کے لیے ایک ہائیڈرو فون۔ کسی چیز سے اچھالنے والی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ اس چیز کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ انہوں نے اس سونار کو کامیاب بنانے کے لیے پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال کیا، اور اس منصوبے نے پیزو الیکٹرک آلات میں شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
Rene Hauy اور Antoine Cesar Becquerel
Piezoelectricity ایک الیکٹرو مکینیکل رجحان ہے جو اس وقت ہوتا ہے جب کچھ ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA، لاگو میکانیکل دباؤ کے جواب میں برقی چارج جمع کرتے ہیں۔ Piezoelectricity یونانی لفظ 'piezein' سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے 'نچوڑنا یا دبانا'، اور 'الیکٹران'، جس کا مطلب ہے 'امبر'، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا ہم آہنگی کے ساتھ کرسٹل لائن مواد میں مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کے نتیجے میں ہوتا ہے۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرک اثر کی نمائش کرنے والے مواد بھی الٹ پیزو الیکٹرک اثر، یا لاگو برقی فیلڈ کے نتیجے میں مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل کی نمائش کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، جب بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے تو کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں الٹا پیزو الیکٹرک اثر اور الٹراساؤنڈ لہروں کی پیداوار ہوتی ہے۔
فرانسیسی ماہر طبیعیات پیئر اور جیک کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرک اثر دریافت کیا۔ اس اثر کو مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جس میں آواز کی تیاری اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور الیکٹرانک آلات شامل ہیں۔ جیسے مائیکرو بیلنس، ڈرائیو الٹراسونک نوزلز، اور الٹرا فائن فوکس کرنے والی آپٹیکل اسمبلیاں۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔ Piezoelectricity الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار کے لیے پک اپ میں بھی استعمال ہوتی ہے، اور جدید الیکٹرانک ڈرم کے لیے محرکات۔
پیزو الیکٹرک اثر کا مطالعہ سب سے پہلے کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے 18 ویں صدی کے وسط میں کیا تھا، جس میں رینے ہوائے اور اینٹون سیزر بیکریل سے علم حاصل کیا گیا تھا، جنہوں نے مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا۔ تاہم، تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے علم، اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ کے ساتھ مل کر، اس نے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی، اور کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کرنے کی صلاحیت کو جنم دیا۔ اس کا مظاہرہ کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک کے اثر میں ہوا تھا۔ سوڈیم پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے بھی پائیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ اسکاٹ لینڈ کے میوزیم میں کیوریز کے مظاہرے میں اس اثر کو بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا جس نے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر دکھایا۔
پیری اور جیک کیوری بھائیوں نے پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کی مکمل الٹ پھیر ہونے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، یہاں تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم ذریعہ بن گیا۔ اس کام نے کرسٹل ڈھانچے کی کھوج کی اور ان کی وضاحت کی جو پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرتی ہیں، جس کا اختتام ولڈیمار ووئگٹ کی لیہربچ ڈیر کرسٹل فزیک (کرسٹل فزکس کی نصابی کتاب) کی اشاعت پر ہوا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کی، اور بات چیت کے اثر کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں کو ریاضیاتی طور پر اخذ کرنا شروع کیا۔ یہ 1881 میں گیبریل لپ مین نے کیا تھا۔ پھر پہلی جنگ عظیم کے دوران پیزو الیکٹرسٹی کو سونار تیار کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ فرانس میں، پال لینگیوین اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔ اس ڈیٹیکٹر میں باریک کوارٹز کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگانے کے لیے ایک ہائیڈرو فون تھا۔ ٹرانسڈیوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کا اخراج کرکے اور کسی چیز سے اچھلتی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ اس چیز کے فاصلے کا حساب لگاسکتے ہیں۔
پیزو الیکٹرک کرسٹل کا استعمال دوسری جنگ عظیم کے بعد بیل ٹیلی فون لیبارٹریز نے مزید تیار کیا۔ ریڈیو ٹیلی فونی انجینئرنگ ڈیپارٹمنٹ میں کام کرنے والے فریڈرک آر لایک نے ایک کٹ کرسٹل تیار کیا جو درجہ حرارت کی ایک وسیع رینج پر کام کر سکتا ہے۔ Lack's کرسٹل کو پچھلے کرسٹل کے بھاری لوازمات کی ضرورت نہیں تھی، جس سے ہوائی جہاز میں اس کے استعمال میں آسانی تھی۔ اس پیش رفت نے اتحادی فضائیہ کو ہوا بازی ریڈیو کا استعمال کرتے ہوئے مربوط بڑے پیمانے پر حملوں میں مشغول ہونے کا موقع دیا۔ ریاستہائے متحدہ میں پیزو الیکٹرک آلات اور مواد کی ترقی نے کمپنیوں کو میدان میں جنگ کے وقت کے آغاز کی ترقی میں رکھا اور نئے مواد کے لیے منافع بخش پیٹنٹ حاصل کرنے میں دلچسپیاں پیدا کیں۔ کوارٹز کرسٹل کا تجارتی طور پر پیزو الیکٹرک مواد کے طور پر استحصال کیا گیا، اور سائنسدانوں نے اعلیٰ کارکردگی والے مواد کی تلاش کی۔ مواد میں ترقی اور مینوفیکچرنگ کے عمل کی پختگی کے باوجود، ریاستہائے متحدہ
گیبریل لپ مین
Piezoelectricity ایک الیکٹرو مکینیکل رجحان ہے جس میں بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں برقی چارج جمع ہوتا ہے۔ یہ الٹا توازن والے مواد میں مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان تعامل کا نتیجہ ہے۔ Piezoelectricity سب سے پہلے 1880 میں فرانسیسی طبیعیات دان پیئر اور جیک کیوری نے دریافت کی تھی۔
Piezoelectricity کا استعمال مختلف مفید ایپلی کیشنز کے لیے کیا گیا ہے، بشمول آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، piezoelectric inkjet پرنٹنگ، اور ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار۔ Piezoelectricity یونانی الفاظ πιέζειν (piezein) سے ماخوذ ہے جس کا مطلب ہے "نچوڑنا یا دبانا" اور ἤλεκτρον (ēlektron) کا مطلب ہے "امبر"، برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹنے والا ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرک کو ظاہر کرنے والے مواد بھی الٹ پیزو الیکٹرک اثر کو ظاہر کرتے ہیں، جس میں برقی میدان کے استعمال سے مکینیکل تناؤ کی اندرونی نسل پیدا ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، ایک ایسا عمل جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے۔ اس عمل کو الٹراساؤنڈ لہریں پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر کا مطالعہ 18 ویں صدی کے وسط سے کیا جا رہا ہے، جب کارل لینیس اور فرانز ایپینس نے، رینے ہوائے اور اینٹون سیزر بیکریل کے علم پر روشنی ڈالتے ہوئے، مکینیکل تناؤ اور برقی چارج کے درمیان تعلق قائم کیا۔ تاہم، تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔ یہ تب تک نہیں تھا جب تک پائرو الیکٹرسٹی کے مشترکہ علم اور بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ نے پائرو الیکٹرکٹی کی پیشین گوئی کو جنم دیا تھا کہ محققین کرسٹل رویے کی پیشین گوئی کرنے کے قابل تھے۔ یہ ٹورمالین، کوارٹز، پکھراج، گنے کی شکر، اور روچیل نمک جیسے کرسٹل کے اثر سے ظاہر ہوا تھا۔
گیبریل لپ مین نے 1881 میں کنورس پیزو الیکٹرک اثر کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں کو ریاضیاتی طور پر اخذ کیا۔ کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔
کئی دہائیوں تک، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس بنی رہی جب تک کہ یہ پیئر اور میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت میں ایک اہم آلہ نہ بن گئی۔ ان کرسٹل ڈھانچے کو دریافت کرنے اور ان کی وضاحت کرنے کے لیے ان کا کام جو پیزو الیکٹرسٹی کی نمائش کرتا ہے ولڈیمار ووئگٹ کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر منتج ہوا۔ اس نے قدرتی کرسٹل کلاسوں کو بیان کیا جو پیزو الیکٹرکٹی کے قابل ہیں اور پیزو الیکٹرک کنسٹینٹس کو ٹینسر تجزیہ کے ساتھ سختی سے بیان کیا۔
پیزو الیکٹرک آلات کا عملی استعمال پہلی جنگ عظیم کے دوران سونار کی نشوونما کے ساتھ شروع ہوا۔ پال لینگیوین اور ان کے ساتھی کارکنوں نے ایک الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا تیار کیا۔ اس ڈیٹیکٹر میں باریک کوارٹز کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگانے کے لیے ایک ہائیڈرو فون تھا۔ ٹرانسڈیوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کا اخراج کرکے اور کسی شے سے اچھلتی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ اس چیز کے فاصلے کا حساب لگانے کے قابل تھے۔ سونار کے لیے پیزو الیکٹرک کا یہ استعمال کامیاب رہا، اور اس منصوبے نے پیزو الیکٹرک آلات میں ترقی کی شدید دلچسپی پیدا کی۔ کئی دہائیوں کے دوران، نئے پیزو الیکٹرک مواد اور ان مواد کے لیے نئی ایپلی کیشنز کی تلاش اور ترقی کی گئی۔ پیزو الیکٹرک ڈیوائسز نے سیرامک فونوگراف کارتوس سے لے کر پلیئر ڈیزائن کو آسان بنایا اور سستے، درست ریکارڈ پلیئرز کو برقرار رکھنے کے لیے سستا اور بنانے میں آسان بنا دیا، الٹراسونک ٹرانسڈیوسرز کی ترقی تک جس سے سیالوں کی چپکنے والی اور لچک کی آسانی سے پیمائش کی اجازت دی گئی۔ اور ٹھوس، مواد کی تحقیق میں بڑی ترقی کے نتیجے میں۔ الٹراسونک ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹر مواد میں الٹراسونک پلس بھیجتے ہیں اور کاسٹ میٹل اور پتھر کی اشیاء کے اندر خامیوں کو تلاش کرنے کے لیے انعکاس اور وقفے کی پیمائش کرتے ہیں، ساختی حفاظت کو بہتر بناتے ہیں۔
دوسری جنگ عظیم کے بعد، ریاستہائے متحدہ، روس اور جاپان میں آزاد تحقیقی گروپوں نے مصنوعی مواد کی ایک نئی کلاس دریافت کی جسے فیرو الیکٹرک کہا جاتا ہے جس میں قدرتی مواد سے دس گنا زیادہ پیزو الیکٹرک کنسٹنٹ کی نمائش ہوتی ہے۔ اس کے نتیجے میں بیریم ٹائٹینیٹ تیار کرنے کے لیے شدید تحقیق کی گئی، اور بعد میں لیڈ زرکونیٹ ٹائٹینیٹ، خاص ایپلی کیشنز کے لیے مخصوص خصوصیات کے ساتھ مواد۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل کے استعمال کی ایک اہم مثال تیار کی گئی تھی۔
ولڈیمار ووئگٹ
Piezoelectricity ایک الیکٹرو مکینیکل رجحان ہے جس میں بعض ٹھوس مواد، جیسے کرسٹل، سیرامکس، اور حیاتیاتی مادے جیسے ہڈی اور DNA میں برقی چارج جمع ہوتا ہے۔ یہ چارج لاگو مکینیکل تناؤ کے جواب میں پیدا ہوتا ہے۔ لفظ piezoelectricity یونانی لفظ "piezein" سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے "نچوڑنا یا دبانا"، اور "الیکٹران"، جس کا مطلب ہے "امبر"، جو برقی چارج کا ایک قدیم ذریعہ ہے۔
پیزو الیکٹرک اثر الٹا ہم آہنگی کے ساتھ کرسٹل لائن مواد کی مکینیکل اور برقی حالتوں کے درمیان لکیری الیکٹرو مکینیکل تعامل کے نتیجے میں ہوتا ہے۔ یہ اثر الٹنے والا ہے، مطلب یہ ہے کہ پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کرنے والے مواد بھی ایک الٹا پیزو الیکٹرک اثر ظاہر کرتے ہیں، جہاں میکانیکل تناؤ کی اندرونی نسل لاگو برقی فیلڈ سے ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، لیڈ زرکونیٹ ٹائٹانیٹ کرسٹل قابل پیمائش پیزو الیکٹرسٹی پیدا کرتے ہیں جب ان کی جامد ساخت اس کی اصل جہت سے بگڑ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، کرسٹل اپنی جامد جہت کو تبدیل کر سکتے ہیں جب ایک بیرونی برقی فیلڈ کا اطلاق ہوتا ہے، ایک ایسا رجحان جسے الٹا پیزو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے، جو الٹراساؤنڈ لہروں کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔
فرانسیسی طبیعیات دان پیئر اور جیک کیوری نے 1880 میں پیزو الیکٹرسٹی کو دریافت کیا۔ اس کے بعد سے پیزو الیکٹرک اثر کو متعدد مفید ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا گیا، جس میں آواز کی پیداوار اور پتہ لگانے، پیزو الیکٹرک انک جیٹ پرنٹنگ، ہائی وولٹیج بجلی کی پیداوار، گھڑی پیدا کرنے والے، اور الیکٹرانک آلات شامل ہیں۔ مائیکرو بیلنس اور ڈرائیو الٹراسونک نوزلز جیسے آپٹیکل اسمبلیوں کے انتہائی باریک فوکسنگ کے لیے۔ یہ اسکیننگ پروب خوردبین کی بنیاد بھی بناتا ہے، جو ایٹموں کے پیمانے پر تصاویر کو حل کر سکتا ہے۔ مزید برآں، الیکٹرانک طور پر ایمپلیفائیڈ گٹار میں پک اپ اور جدید الیکٹرانک ڈرموں میں ٹرگرز پیزو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتے ہیں۔
Piezoelectricity کھانا پکانے اور گرم کرنے والے آلات، ٹارچ، سگریٹ لائٹر وغیرہ میں گیس کو بھڑکانے کے لیے چنگاریاں پیدا کرنے میں روزمرہ کے استعمال کو بھی تلاش کرتی ہے۔ پائرو الیکٹرک اثر، جہاں درجہ حرارت کی تبدیلی کے جواب میں کوئی مادّہ برقی صلاحیت پیدا کرتا ہے، کا مطالعہ کارل لینیئس اور فرانز ایپینس نے 18ویں صدی کے وسط میں کیا، جس میں رینے ہوئے اور اینٹون سیزر بیکریل سے علم حاصل کیا گیا، جنہوں نے مکینیکل کے درمیان تعلق کو ظاہر کیا۔ کشیدگی اور برقی چارج. اس تعلق کو ثابت کرنے کے تجربات بے نتیجہ ثابت ہوئے۔
اسکاٹ لینڈ کے ہنٹیرین میوزیم میں کیوری کمپنسیٹر میں پائیزو کرسٹل کا نظارہ پیئر اور جیک کیوری بھائیوں کے براہ راست پیزو الیکٹرک اثر کا ایک مظاہرہ ہے۔ پائرو الیکٹرسٹی کے بارے میں ان کے علم کو بنیادی کرسٹل ڈھانچے کی سمجھ کے ساتھ ملانے سے پائرو الیکٹرسٹی کی پیشین گوئی کو جنم دیا، جس نے انہیں کرسٹل کے رویے کی پیشین گوئی کرنے کی اجازت دی جس کا مظاہرہ انہوں نے کرسٹل جیسے ٹورملین، کوارٹز، پکھراج، کین شوگر، اور روچیل نمک کے اثر میں کیا۔ . سوڈیم اور پوٹاشیم ٹارٹریٹ ٹیٹراہائیڈریٹ اور کوارٹز نے بھی پیزو الیکٹرکٹی کی نمائش کی، اور ایک پیزو الیکٹرک ڈسک کو درست شکل دینے پر وولٹیج پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ شکل میں اس تبدیلی کو Curies کے مظاہرے میں بہت بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا، اور وہ converse piezoelectric اثر کی پیشین گوئی کرتے چلے گئے۔ بات چیت کا اثر 1881 میں گیبریل لیپ مین کے بنیادی تھرموڈینامک اصولوں سے ریاضیاتی طور پر اخذ کیا گیا تھا۔
کیوری نے فوری طور پر بات چیت کے اثر کے وجود کی تصدیق کر دی، اور پیزو الیکٹرک کرسٹل میں الیکٹرو-ایلسٹو-مکینیکل ڈیفارمیشنز کے مکمل الٹ جانے کا مقداری ثبوت حاصل کیا۔ اس کے بعد کی دہائیوں میں، پیزو الیکٹرسٹی ایک تجربہ گاہ کا تجسس رہا، یہاں تک کہ یہ پیئر میری کیوری کے ذریعے پولونیم اور ریڈیم کی دریافت کا ایک اہم ذریعہ بن گیا، جس نے اسے کرسٹل ڈھانچے کی تلاش اور تعریف کرنے کے لیے استعمال کیا جو پیزو الیکٹرسٹی کو ظاہر کرتے تھے۔ اس کا اختتام Woldemar Voigt کی Lehrbuch der Kristallphysik (Textbook of Crystal Physics) کی اشاعت پر ہوا، جس نے قدرتی کرسٹل کلاسز کو پیزو الیکٹرسٹی کے قابل بیان کیا اور ٹینسر تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے پیزو الیکٹرک کنسٹنٹ کی سختی سے وضاحت کی۔
اس کے نتیجے میں پیزو الیکٹرک آلات، جیسے سونار، جو پہلی جنگ عظیم کے دوران تیار کیے گئے تھے، کے عملی استعمال کا باعث بنے۔ فرانس میں، پال لینگوِن اور ان کے ساتھیوں نے الٹراسونک آبدوز کا پتہ لگانے والا آلہ تیار کیا۔ اس ڈیٹیکٹر میں باریک کوارٹج کرسٹل سے بنا ایک ٹرانس ڈوسر پر مشتمل تھا جو احتیاط سے سٹیل کی پلیٹوں سے چپکا ہوا تھا، اور ایک ہائیڈرو فون تھا جو ٹرانس ڈوسر سے ہائی فریکوئنسی پلس کے اخراج کے بعد واپس آنے والی بازگشت کا پتہ لگاتا تھا۔ کسی چیز سے اچھالنے والی آواز کی لہروں کی بازگشت سننے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرکے، وہ اس چیز کے فاصلے کا حساب لگا سکتے ہیں۔ انہوں نے اس سونار کو کامیاب بنانے کے لیے پیزو الیکٹرسٹی کا استعمال کیا، اور اس منصوبے نے ایک شدید ترقی اور دلچسپی پیدا کی۔
اہم تعلقات
- Piezoelectric Actuators: Piezoelectric actuators وہ آلات ہیں جو برقی توانائی کو مکینیکل حرکت میں تبدیل کرتے ہیں۔ وہ عام طور پر روبوٹکس، طبی آلات، اور دیگر ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں جہاں عین موشن کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔
- پیزو الیکٹرک سینسر: پیزو الیکٹرک سینسر جسمانی پیرامیٹرز جیسے دباؤ، سرعت اور کمپن کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ وہ اکثر صنعتی اور طبی ایپلی کیشنز کے ساتھ ساتھ کنزیومر الیکٹرانکس میں استعمال ہوتے ہیں۔
- Piezoelectricity in Nature: Piezoelectricity بعض مادوں میں قدرتی طور پر پایا جانے والا ایک رجحان ہے، اور بہت سے جانداروں میں پایا جاتا ہے۔ اسے کچھ جاندار اپنے ماحول کو سمجھنے اور دوسرے جانداروں کے ساتھ بات چیت کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔
نتیجہ
Piezoelectricity ایک حیرت انگیز رجحان ہے جو سونار سے لے کر فونوگراف کارتوس تک مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا رہا ہے۔ 1800 کی دہائی کے وسط سے اس کا مطالعہ کیا جا رہا ہے، اور جدید ٹیکنالوجی کی ترقی میں بہت اثر انداز ہونے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ اس بلاگ پوسٹ نے پیزو الیکٹرسٹی کی تاریخ اور استعمال کو دریافت کیا ہے، اور جدید ٹیکنالوجی کی ترقی میں اس رجحان کی اہمیت کو اجاگر کیا ہے۔ piezoelectricity کے بارے میں مزید جاننے میں دلچسپی رکھنے والوں کے لیے، یہ پوسٹ ایک بہترین نقطہ آغاز ہے۔
میں Joost Nusselder ہوں، Neaera کا بانی اور ایک مواد مارکیٹر، والد ہوں، اور اپنے شوق کے مرکز میں گٹار کے ساتھ نئے آلات آزمانا پسند کرتا ہوں، اور اپنی ٹیم کے ساتھ، میں 2020 سے بلاگ کے گہرائی سے مضامین بنا رہا ہوں۔ ریکارڈنگ اور گٹار ٹپس کے ساتھ وفادار قارئین کی مدد کرنے کے لیے۔
