Hvad er piezoelektriske materialer?

Piezoelektriske materialer har den særlige egenskab ved at frembringe en elektrisk spænding som reaktion på en påtrykt kraft. Krystaller eller keramik, piezoelektriske materialer har sædvanligvis forskellige anvendelser, herunder sonar-, lyddetektions- og højspændingsgenerering ud over daglig brug, som f.eks. Cigaret lighter antændelseskilder og grillgitter.

Hvad er piezoelektricitet? Piezoelektricitet, der stammer fra det græske ord piezo, betyder at presse eller trykke, er en elektrisk ladning, som akkumuleres i visse materialer som krystaller, keramik og knogle, når der påføres et spænd eller en belastning på materialet. Materialer der viser den piezoelektriske effekt viser også den modsatte effekt kaldet omvendt piezoelektrisk effekt. Dette betyder, at et piezoelektrisk materiale bliver deformeret, som om det undergår stress, når det udsættes for et elektrisk felt. Kort sagt, piezoelektriske materialer skaber elektricitet, når stress påføres og bliver stresset, når der anvendes strøm.

Historie

I første omgang demonstreret i laboratoriet i 1880 var de første praktiske anvendelser for piezoelektriske materialer ikke udviklet til 1917 under første verdenskrig. Den allerførste ansøgning var, at sonar plejede at opdage ubåde med lydbølger. Efter denne succes voksede interessen for piezoelektriske applikationer, og i anden verdenskrig blev man-made piezoelektriske materialer konstrueret og brugt i luftfartsradioer, filtre til radio- og tv-signaler og dagligdags applikationer, såsom små motorantændere.

Piezoelektriske materialer

Den piezoelektriske effekt findes i en række naturlige og menneskeskabte materialer. Almindeligt anvendte naturligt forekommende krystaller omfatter kvarts, topaz, turmalin, Rochelle-salte og rørsukker. Kunstige krystaller omfatter det kvartslignende langasit og galliumorthophosphat. Fælles piezoelektriske menneskeskabte keramik omfatter bariumtitanat, blytitanat og blyzirconattitanat, den mest almindelige piezoelektriske keramik i brug. Andre naturligt forekommende piezoelektriske materialer omfatter tørben, sener, silke, nogle træer, emalje, dentin og kollagen.

Applikationer

Der er et stort udvalg af applikationer til peizoelektriske materialer, især kvarts, som kan generere tusindvis af volt elektricitet. En af de mest almindelige anvendelser af piezoelektricitet er i den elektriske cigaretlighter. Andre almindelige anvendelser omfatter sensorer på elguitarer som optagere og kontaktmikrofoner, ultralydmaskiner, sonarbølgedetektion og generationsanordninger, motorstyringssystemer i biler, højttalere, brændstofinjektorer til dieselmotorer og kvartsklokker.