האפקט הפיזואלקטרי הראשון הומצא בשנת 1880 על ידי שני אחיו של המדען, כלומר 'פייר קירי' ו'ז'אק '. השפעה זו נמצאה מהלחץ המופעל על גבי קריסטל אחרת קוורץ יוצר מטען חשמלי בחומר. לאחר מכן הם התייחסו לעובדה מדעית זו כמו האפקט הפיזואלקטרי. 'האחים קירי' המציאו במהירות את ' אפקט פיזואלקטרי הפוך ', ואחרי שהם אישרו שבכל פעם שנדרש שדה חשמלי למסופי קריסטל, זה יוביל לעיוות. זה ידוע כאפקט הפיזואלקטרי ההפוך. השם פיזואלקטרית נלקח מהמילה היוונית. המשמעות של המילה piezo נלחצת אחרת לסחוט, ואילו חשמלי הוא ענבר.
מהי האפקט הפיזואלקטרי?
ה אפקט פיזואלקטרי ניתן להגדיר כ- היכולת של חומרים מסוימים לייצר מטען חשמלי בתגובה לכיוון לחץ מכני מופעל. אחד המאפיינים הבלעדיים של אפקט זה הוא הפיך. זה אומר החומרים מציג את האפקט הפיזואלקטרי הישר, ומציג גם את האפקט הפיזואלקטרי ההפוך.
אפקט פיזואלקטרי
בכל פעם שחומר פיזואלקטרי ממוקם מתחת למתח מכני, מתרחשת העברה של + וושיאה כמו גם נושאות מטען בתוך החומר, המתקבלת במהלך שדה חשמלי חיצוני. כאשר הם הפכו, שדה חשמלי חיצוני מאריך גם את החומר הפיזואלקטרי.
היישומים של אפקט פיזואלקטרי כרוכים בעיקר ב את ההמצאה כמו גם זיהוי קול, מיקרו-איזונים, ייצור מתחים גבוהים כמו גם תדרים אלקטרוניים, מכלולים אופטיים עדינים מאוד המתמקדים. זהו הבסיס לדמות של שיטות אינסטרומנטליות מדעיות על ידי רזולוציה אטומית כמו STM, AFM (סריקת מיקרוסקופי בדיקה). היישום הנפוץ של אפקט פיזואלקטרי הוא מקור הפיצוץ של מצתים.
דוגמה לאפקט פיזואלקטרי
כפי שדנו, החשמל ניתן ליצור על ידי סחיטת חומר פיזואלקטרי. ה אפקט פיזואלקטרי בגביש הוא נדון להלן. האפקט הפיזואלקטרי קורה במהלך דחיסת חומרים פיזואלקטריים. חומר פיזואקרמי כמו הקריסטל הפיזואלקטרי ממוקם בין שתי לוחות המתכת המוצגים בדוגמה הבאה. ניתן ליצור את הפיזואלקטריות בכל פעם שהחומר נלחץ על ידי הפעלת לחץ מכני.
דוגמה לאפקט פיזואלקטרי
באיור לעיל, יהיה פוטנציאל מתח על פני החומר. את לוחות המתכת במעגל שלעיל ניתן לכסות על ידי הגביש הפיזואלקטרי. שתי לוחות המתכת אוספות את המטענים, מה שמייצר מתח המכונה פיזואלקטריות.
בשיטה זו, האפקט הפיזואלקטרי מתפקד כסוללה קטנה, כפי שהוא מייצר חשמל . אז זה נקרא אפקט פיזואלקטרי ישיר . ישנם מספר מכשירים שיכולים להשתמש באפקטים פיזואלקטריים ישירים כגון חיישני לחץ, מיקרופונים, הידרופונים וסוגי חישה של מכשירים.
אפקט פיזואלקטרי הפוך
ההפוך או אפקט פיזואלקטרי הפוך ניתן להגדיר כל פעם שההשפעה הפיזואלקטרית מתהפכת. זה יכול להיווצר על ידי יישום אנרגיה חשמלית לגרום לגביש להתרחב. התפקיד העיקרי של אפקט זה הוא להמיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.
אפקט פיזואלקטרי הפוך
על ידי שימוש באפקט זה אנו יכולים לפתח מכשירים להפקת גלי קול. הדוגמאות הטובות ביותר למכשירים אלה הן רמקולים אחרת זמזמים.
היתרון העיקרי בשימוש ברמקולים אלה הוא שהם דקים במיוחד, מה שיוצר אותם פונקציונליים במגוון טלפונים. אפילו מתמרי סונאר, כמו גם אולטרסאונד רפואי, משתמשים ב עיקרון פיזואלקטרי הפוך . התקנים פיזואלקטריים הפוכים ללא שמע כוללים מפעילים כמו גם מנועים.
כיצד להשתמש באפקט זה?
ה קריסטל פיזואלקטרי פיתול יכול להיעשות בשיטות שונות על ידי תדרים שונים. ניתן לקרוא לפיתול זה כמצב רטט. עיצוב הקריסטל יכול להתבצע למגוון צורות להשגת מצבי רטט מגוונים.
ישנם מספר מצבים שהורחבו להפעלת טווחי תדרים רבים כדי להבין מכשירים מעטים, חסכוניים, כמו גם ביצועים גבוהים.
מצבים אלו מאפשרים לנו ליצור מוצרים שיעבדו בטווח של kHz-MHz נמוך. מצבי הרטט הם צירים, לאורך, שטח, רדיוס, גזירת עובי, לכודים בעובי, גל אקוסטי על פני השטח, וגל BGS.
קרמיקה היא אוסף משמעותי של חומרים פיזואלקטריים . מוראטה משתמש במצבי רטט שונים אלה וכן בקרמיקה לייצור מוצרים בעלי ערך רב כמו מפלה קרמית, מלכודות קרמיקה, קרמיקה. BPFs (מסנני מעבר פס) , תהודה קרמית, זמזמים וכן מסנני SAW.
יישומי אפקט פיזואלקטריים
היישומים של אפקט פיזואלקטרי כוללים את הדברים הבאים.
- אנא עיין בקישור כדי לדעת על פרויקט אפקט פיזואלקטרי כלומר מערכת ייצור חשמל צעד .
- פיזואלקטרית חיישנים משמשים ביישומים תעשייתיים למגוון שימושים כמו חיישני דפיקות מנוע, חיישני לחץ, ציוד סונאר וכו '.
- פיזואלקטרית מפעילים משמשים ביישומים תעשייתיים למגוון שימושים כמו מזרקי דלק דיזל, סולנואידים בתגובה מהירה, כיוונון אופטי, ניקוי אולטרסאונד, ריתוך אולטרסאונד, מנועים פיזואלקטריים, מפעילי ערימה, מפעילי פס, ממסרים פיזואלקטריים וכו '.
- מתמרים פיזואלקטריים משמשים ביישומים רפואיים למגוון שימושים כמו הדמיית אולטרסאונד, פרוצדורות אולטרסאונד,
- מפעילים פיזואלקטריים משמשים באלקטרוניקה צרכנית כמו מדפסות פיזואלקטריות (מדפסת מטריקס נקודה, מדפסת הזרקת דיו), רמקולים פיזואלקטריים (טלפונים סלולריים, ניצני אוזניים, צעצועים המפיקים צליל, כרטיסי ברכה מוסיקליים ובלונים מוסיקליים). זמזמים פיזואלקטריים, מכשירי אדים פיזואלקטריים ומברשות שיניים אלקטרוניות.
- חומרים פיזואלקטריים משמשים ביישומים מוסיקליים כמו איסוף מכשירים ומיקרופונים.
- פיזואלקטריה משמשת ביישומי הגנה כמו מיקרו רובוטיקה, כדורים המשתנים קורסים וכו '.
- נעשה שימוש בפיזואלקטריות בכמה יישומים אחרים כמו מצתים פיזואלקטריים, ייצור חשמל, MEMS (מערכות מכניות מיקרו-אלקטרוניות), מחבטי טניס וכו '.
לפיכך, זה הכל על סקירה כללית של אפקט פיזואלקטרי . מהמידע לעיל, סוף סוף, אנו יכולים להסיק כי אפקט פיזואלקטרי הוא היכולת של חומרים מסוימים לייצר אנרגיה חשמלית בעת הפעלת מתח מכני. המאפיינים העיקריים של אפקט זה הם הפיכים, כלומר החומרים המייצרים את הפיזואלקטרי הישיר מייצרים גם את האפקט הפיזואלקטרי ההפוך. הנה שאלה בשבילך, מהו האפקט הפיזואלקטרי באולטרסאונד ?
