مواد پیزوالکتریک و دستگاه ها و کاربردها -فرزاد ابراهیمی Piezoelectric Materials

مواد پیزوالکتریک و دستگاه ها و کاربردها -فرزاد ابراهیمی

 Piezoelectric Materials

پیزوالکتریک

از کلمه یونانی “پیزو” به معنای برق فشار است. کریستالی خاص مواد تحت فشار مکانیکی بار الکتریکی ایجاد می کنند و برعکس آن را تجربه می کنند. فشار مکانیکی در حضور میدان الکتریکی. اثر پیزوالکتریک در بعضی از مواد طبیعی که در دهه ۱۸۸۰ رخ می دهند کشف شد. با این وجود ، تا جنگ جهانی دوم مواد سرامیکی پلی کریستالی ساخته شده توسط انسان ساخته نشده بود تولید شد که همچنین خصوصیات پیزوالکتریک را نشان داد. کوارتز و سایر طبیعی ها بلورهای کاربردی در میکروفونها ، شتاب سنجها و مبدلهای مافوق صوت یافت شده اند. در حالی که ظهور مواد پیزو الکتریک دست ساز بشر زمینه کاربردها را گسترش داد.
شامل سیستم های سونار ، هیدروفن ها و سیستم های احتراق پیزو.مواد پیزوالکتریک می‌توانند با دریافت انرژی الکتریکی، پاسخ مکانیکی دهند، برای مثال مواد پیزو الکتریک در منابع تولید کننده امواج صوتی در ادوات تصویربرداری سونوگرافی. تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی در برخی بلورهای نارسانا مثل (کوارتز) تحت کشش یا فشار همان اثر پیزوالکتریک است. پلاریته پتانسیل دو وجه بلور در دو حالت تنش و کُرنش هم ارزند و هرچه میزان فشار کشش باشد، اختلاف پتانسیل تولید شده به صورت خطی بیشتر خواهد شد. اثر معکوس پیزوالکتریک نیز در این معنی، تغییر شکل بلور میزان الکتریکی بین دو وجه روبروی آنها می باشد. لغت پیزوالکتریک یعنی الکتریسیته‌ی ناشی از فشار که از لغت یونانی به معنای فشردن گرفته شده است. اثر پیزوالکتریک در کریستالها (بلورها)، برخی از سرامیک ها و اجسام زیستی مانند استخوان DNA و پروتئین ها روی می دهد. شرط ضروری برای پیزوالکتریک بودن یک کریستال، عدم وجود تقارن مرکزی در ساختار کریستالی است. ترکیبات سرب-زیرکنات-تیتانات PZT با ساختار پروسکایت، ZnO و کوارتز مثال هایی از مواد پیزوالکتریک هستند.

مواد پیزوالکتریک

از مواد پیزوالکتریک به طور گسترده ای برای ساخت دستگاه های مختلف از جمله مبدل ها استفاده می شود. تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا برعکس ، سنسورها ، محرک ها و تشدید کننده ها و فیلترهای ارتباط از راه دور ، کنترل و وقت گیر. مواد پیزوالکتریک همچنین نقش مهمی در برنامه های مراقبت های بهداشتی مانند تصاویر اکوگرافی ، تصویربرداری جدید دارد. تکنیک ها ، و استفاده در جراحی های اولتراسونیک ، سنسورهای مینیاتور و سمعک و موارد دیگر صنعت حمل و نقل مانند دستگاه های عملکرد سنسور ، محرک ، سنسور کیسه هوا ، میکروپمپ ها و میکرو موتورها

از زمان کشف آن، اثر پیزو الکتریسیته کاربردهای مفیدی از جمله، یافت شده است تولید و تشخیص صدا ، تولید ولتاژ و فرکانس بالا ، ریزگردها و تمرکز فوق العاده خوب مجامع نوری. همچنین پایه و اساس تعدادی از علمی است. تکنیک های ابزاری با وضوح اتمی ، میکروسکوپ های پروب اسکن مانند STM ، AFM ، MTA ، SNOM و غیره و موارد استفاده روزمره مانند اقدام به عنوان منبع احتراق برای فندک سیگار و کباب های پروپان شروع می شود.