Jaki jest efekt piezoelektryczny?

Efekt piezoelektryczny jest unikalną właściwością niektórych kryształów, w których wygenerują pole elektryczne lub prąd, jeśli zostaną poddane stresowi fizycznemu. Ten sam efekt można również zaobserwować na odwrót, gdzie narzucone pole elektryczne na krysztale spowoduje naprężenie jego struktury. Efekt piezoelektryczny jest niezbędny dla przetworników, które są składnikami elektrycznymi stosowanymi w szerokiej gamie zastosowań czujników i obwodów. Pomimo wszechstronności zjawiska zastosowań w urządzeniach elektro-mechanicznych, został odkryty w 1880 r., Ale nie znalazł powszechnego zastosowania dopiero około pół wieku później. Rodzaje struktur krystalicznych, które wykazują efekt piezoelektryczny obejmują kwarc, topaz i sól rochelle, która jest rodzajem soli potasowej z chemicznym wzorem knac ₄ 4 o 6 Efekty piezoelektryczne mają unikalną właściwość często rozwijania tysięcy woltów różnicy potencjału energii elektrycznej przy bardzo niskich poziomach prądu. To sprawia, że ​​nawet małe kryształy piezoelektryczne przydatne obiekty do generowania iskry w urządzeniach zapłonowych, takich jak piekarniki gazowe. Inne powszechne zastosowania kryształów piezoelektrycznych obejmują kontrolę precyzyjnych ruchów w mikroskopach, drukarkach i zegarach elektronicznych.

ProCESS, w którym ma miejsce efekt piezoelektryczny, opiera się na podstawowej strukturze sieci kryształowej. Kryształy zwykle mają równowagę ładowania, w którym ładunki ujemne i dodatnie dokładnie anulują się wzdłuż sztywnych płaszczyzn sieci kryształowej. Gdy bilans ten zostanie zakłócany poprzez zastosowanie naprężenia fizycznego do kryształu, energia jest przenoszona przez nośniki ładunku elektrycznego, tworząc prąd w krysztale. Dzięki temu efektowi piezoelektrycznemu odwrotnemu zastosowanie zewnętrznego pola elektrycznego do kryształu nie zrównoważy neutralnego stanu ładowania, co powoduje naprężenie mechaniczne i niewielkie dostosowanie struktury sieci.

Od 2011 r. Efekt piezoelektryczny był szeroko monopolizowany i używany we wszystkim, od zegarów kwarcowych po zapalniki podgrzewacza wody, przenośne grille, a nawet niektóre ręczne zapalnice. W drukarkach komputerowych niewielkie kryształy są używane w dyszach atramentów do blokowania przepływu atramentu. Gdy prąd jest do nich zastosowany, deformują, alobniżający atrament, aby przepływać na papier w starannie kontrolowanych objętościach, aby wytworzyć tekst i obrazy.

Efekt piezoelektryczny może być również wykorzystany do generowania dźwięku dla miniaturowych głośników w zegarkach oraz w przetwornikach dźwiękowych w celu pomiaru odległości między obiektami, takimi jak dla wyszukiwarki stadn w handlu budownictwem. Otwarcie ultradźwiękowe oparte są również na kryształach piezoelektrycznych, a także na wielu mikrofonach. Od 2011 r. Używają kryształów wykonanych z tytanianu baru, tytanianu ołowiu lub cyrkonianu ołowiowego, które wytwarzają niższe napięcia niż sól Rochelle, która była standardowym kryształem we wczesnych formach tych technologii.

Jedną z najbardziej zaawansowanych form technologii, która wykorzystuje efekt piezoelektryczny od 2011 r., Jest skaningowy mikroskop tunelowy (STM), który jest wykorzystywany do wizualnego zbadania struktury atomów i małych cząsteczek. STM jest podstawowym narzędziem w dziedzinie nanotechnologii. Kryształy piezoelektryczne stosowane w STM są zdolne do generowania mierzalnego ruchu na skalizaledwie kilku nanometrów lub miliardów metra.