Jaký je piezoelektrický účinek?

Piezoelektrický efekt je jedinečnou vlastností určitých krystalů, kde budou generovat elektrické pole nebo proud, pokud jsou podrobeny fyzickému stresu.Stejný účinek lze také pozorovat obráceně, kde uložené elektrické pole na krystal napětí na jeho strukturu.Piezoelektrický účinek je nezbytný pro převodníky, což jsou elektrické komponenty používané v široké škále senzorových a obvodových aplikací.Přes všestrannost jevu pro aplikace v elektromechanických zařízeních byl objeven v roce 1880, ale nezjistil rozšířené používání až asi polovinu století později.Mezi typy krystalických struktur, které vykazují piezoelektrický účinek, patří křemen, topaz a rochelle sůl, což je typ draselné soli s chemickým vzorcem Knac ₄ 4 _o 6 _4H 2 _O.

Pierre Curie, který je známý tím, že vyhrál Nobelovu cenu z roku 1903 ve fyzice za výzkum záření s manželkou Marie, je připisován s objevováním piezoelektrického efektu se svým bratrem Jacques Curie v roce 1880. Bratři neobjevili inverzní piezoelektrický efekt, kde však elektřina deformuje krystaly.Gabriel Lippmann, francouzsko-luxembourský fyzik, je připsán na objev inverzního efektu následující rok, který vedl k jeho vynálezu elektrometru Lippmann v roce 1883, zařízení v srdci fungování první experimentální elektrokardiografie (EKG).

Piezoelektrické účinky mají jedinečnou vlastnost často vyvíjející tisíce voltů voltů rozdílu s elektrickým energií s velmi nízkými proudovými hladinami.Díky tomu jsou dokonce i malé piezoelektrické krystaly užitečné objekty pro generování jisker v zapalovacích zařízeních, jako jsou plynové pece.Mezi další běžná použití pro piezoelektrické krystaly patří pro kontrolu přesných pohybů v mikroskopech, tiskácích a elektronických hodinách.Krystaly mají obecně rovnováhu náboje, pokud se záporné a pozitivní náboje přesně ruší podél tuhých rovin krystalové mřížky.Když je tento rozvážnost náboje narušeno nanesením fyzického napětí na krystal, je energie přenášena elektrickými nosiči náboje a vytváří proud v krystalu.S Converse Piezoelektrickým účinkem, použití vnějšího elektrického pole na krystal nevyváží stav neutrálního náboje, což má za následek mechanické napětí a mírné přizpůsobení struktury mřížky. Od roku 2011 byl piezoelektrický efekt široce monopolizován a použit v němVše od křemenných hodin po zapalovače ohřívače vody, přenosné grily a dokonce i některé kapesní zapalovače.V počítačových tiskácích se nepatrné krystaly používají na tryskách inkoustových přípravků k blokování toku inkoustu.Když je na ně aplikován proud, deformují se, což umožňuje inkoustu proudit na papír v pečlivě ovládaných objemech pro výrobu textu a obrázků.měřit vzdálenosti mezi objekty, jako jsou pro vyhledávače stud ve stavebním obchodu.Ultrazvukové převodníky jsou také založeny na piezoelektrických krystalech a na mnoha mikrofonech.Od roku 2011 používají krystaly vyrobené z titanátu barria, titanátu olova nebo olova, které produkují nižší napětí než sůl Rochelle, což byl standardní krystal v raných formách těchto technologií.

Jednou z nejpokročilejších forem technologie, která má vydělat na piezoelektrický efekt od roku 2011, je skenovací tunelový mikroskop (STM), který se používá k vizuálnímu zkoumání struktury atomů a malých molekul.STM je základní nástroj v oblasti nanotechnologie.Piezoelektrické krystaly používané v STM jsou schopny generovat měřitelný pohyb na stupnici jen Few nanometry nebo miliardy metru