El primer efecte piezoelèctric va ser inventat l'any 1880 per dos germans de científics, a saber, 'Pierre Curie' i 'Jacques'. Aquest efecte es va trobar a partir de la pressió aplicada al cristall; en cas contrari, el quars forma una càrrega elèctrica en el material. Després, es van referir a aquest fet científic com l'efecte piezoelèctric. Els 'germans Curie' ràpidament van inventar el ' efecte piezoelèctric invers ”, I després de confirmar que sempre que es requereixi un camp elèctric als terminals de cristall, es produirà la distorsió. Això es coneix com a efecte piezoelèctric invers. El nom piezoelèctric està pres de la paraula grega. Altrament, el significat de la paraula piezoès es prem, mentre que elèctric significa ambre.
Què és l’efecte piezoelèctric?
El Efecte piezoelèctric es pot definir com la capacitat de determinats materials per generar una càrrega elèctrica en resposta a la pressió mecànica aplicada. Una de les característiques exclusives d’aquest efecte és reversible. Això significa els materials mostra l'efecte piezoelèctric recte i també mostra l'efecte piezoelèctric invers.
Efecte piezoelèctric
Sempre que el material piezoelèctric es troba sota un esforç mecànic, es produeix una transferència de les portadores de càrrega + ve i –ve dins del material, que es produeix durant un camp elèctric exterior. Quan s’inverteixen, un camp elèctric extern també estén el material piezoelèctric.
Les aplicacions de l'efecte piezoelèctric impliquen principalment en la fabricació així com detecció de so, microbalances, generació d’altes tensions i freqüència electrònica, enfocament de muntatges òptics molt fins. Aquest és el fonament d’una figura de mètodes instrumentals científics per resolució atòmica com STM, AFM (microscopis de sonda d’exploració). L'aplicació comuna del efecte piezoelèctric és la font d’explosió dels encenedors.
Exemple d’efecte piezoelèctric
Com hem comentat, l’electricitat es pot generar prement un material piezoelèctric. El efecte piezoelèctric en un cristall és discutit a continuació. L'efecte piezoelèctric es produeix durant la compressió de material piezoelèctric. El material piezoceràmic, com el cristall piezoelèctric, es col·loca entre les dues plaques metàl·liques que es mostren a l'exemple següent. La piezoelectricitat es pot generar sempre que s’extreu el material aplicant tensions mecàniques.
Exemple d’efecte piezoelèctric
A la figura anterior, hi haurà un potencial de voltatge a través del material. Les plaques metàl·liques del circuit anterior poden ser intercalades pel cristall piezoelèctric. Les dues plaques metàl·liques recullen les càrregues, la qual cosa genera un voltatge que es coneix com a piezoelectricitat.
En aquest mètode, l’efecte piezoelèctric funciona com una bateria petita genera electricitat . Per tant, això es diu efecte piezoelèctric directe . Hi ha diversos dispositius que poden utilitzar efectes piezoelèctrics directes, com ara sensors de pressió, micròfons, hidròfons i tipus de dispositius de detecció.
Efecte piezoelèctric invers
La inversa o efecte piezoelèctric invers es pot definir com sempre que s’inverteix l’efecte piezoelèctric. Això es pot formar aplicant energia elèctrica per fer expandir un cristall. La funció principal d’aquest efecte és convertir l’energia elèctrica en energia mecànica.
Efecte piezoelèctric invers
Mitjançant aquest efecte, podem desenvolupar dispositius per generar ones de so d’àudio. Els millors exemples d’aquests dispositius són els altaveus, en cas contraris, els brunzidors.
El principal avantatge d’utilitzar aquests altaveus és que són extremadament prims, cosa que els crea funcionals en diversos telèfons. Fins i tot els transductors de sonar, així com els ultrasons mèdics, utilitzen el principi piezoelèctric invers . Els dispositius piezoelèctrics d’inversió no sonors inclouen actuadors i motors.
Com s'utilitza aquest efecte?
El cristall piezoelèctric la torsió es pot fer en diferents mètodes mitjançant diferents freqüències. Aquesta torsió es pot anomenar mode de vibració. El disseny del cristall es pot fer en diverses formes per aconseguir diversos modes de vibració.
Hi ha diversos modes que s'han ampliat per operar nombrosos rangs de freqüència per entendre dispositius poc eficaços, rendibles, així com d'alt rendiment.
Aquests modes ens permeten crear productes que funcionin dins del rang baix de kHz-MHz. Els modes de vibració són flexió, longitudinal, àrea, radi, tall de gruix, espessor atrapat, ona acústica superficial i ona BGS.
La ceràmica és una important col·lecció de materials piezoelèctrics . Murata utilitza aquests diferents modes de vibració, a més de ceràmica, per fabricar nombrosos productes valuosos, com ara discriminadors de ceràmica, trampes de ceràmica, ceràmica BPF (filtres passabanda) , ressonadors ceràmics, brunzidors i filtres SAW.
Aplicacions d’efectes piezoelèctrics
Les aplicacions de l’efecte piezoelèctric inclouen les següents.
- Consulteu l'enllaç per obtenir més informació sobre projecte d'efecte piezoelèctric és a dir Sistema de generació d’energia de pas .
- Piezoelèctric sensors s’utilitzen en aplicacions industrials per a diversos usos com a sensors de cop de motor, sensors de pressió, equips de sonar, etc.
- Piezoelèctric actuadors s’utilitzen en aplicacions industrials per a diversos usos com ara injectors de combustible dièsel, solenoides de resposta ràpida, ajust òptic, neteja per ultrasons, soldadura per ultrasons, motors piezoelèctrics, actuadors de pila, actuadors de banda, relés piezoelèctrics, etc.
- Transductors piezoelèctrics s’utilitzen en aplicacions mèdiques per a diversos usos, com ara la imatge per ultrasons, els procediments per ultrasons,
- Els actuadors piezoelèctrics s’utilitzen en electrònica de consum com ara les impressores piezoelèctriques (una impressora de matriu de punts, impressora d’injecció de tinta), els altaveus piezoelèctrics (telèfons mòbils, auriculars, joguines productores de so, targetes de felicitació musicals i globus musicals). Zumbadors piezoelèctrics, humidificadors piezoelèctrics i raspalls de dents electrònics.
- Els materials piezoelèctrics s’utilitzen en aplicacions musicals com a recollides d’instruments i micròfons.
- La piezoelectricitat s’utilitza en aplicacions de defensa com la micro robòtica, les bales que canvien el curs, etc.
- La piezoelectricitat s’utilitza en algunes altres aplicacions, com ara encenedors piezoelèctrics, generació d’electricitat, MEMS (sistemes mecànics microelectrònics), raquetes de tennis, etc.
Per tant, es tracta d 'una visió general de efecte piezoelèctric . A partir de la informació anterior, finalment, podem concloure que l’efecte piezoelèctric és la capacitat de determinats materials per produir energia elèctrica quan s’aplica una tensió mecànica. Les principals característiques d’aquest efecte són reversibles, cosa que significa que els materials que generen el piezoelèctric directe també generen l’efecte piezoelèctric invers. Aquí teniu una pregunta, quin és l’efecte piezoelèctric a l’ecografia ?
