Næsten alle bruger piezoelektrik:Vær rart at vide, hvordan de fungerer

Piezoelektrik er materialer, der genererer en elektrisk ladning, når de udsættes for mekanisk belastning. Det omvendte er også sandt:Hvis et elektrisk felt påføres et piezoelektrisk materiale, vil det opleve fysisk deformation. Denne unikke egenskab gør piezoelektrik ideel til en bred vifte af applikationer, herunder sensorer, aktuatorer og energiopsamlingsenheder.

Hvordan fungerer piezoelektrik?

På atomniveau har piezoelektrik en krystalstruktur, der mangler et symmetricenter. Det betyder, at når materialet belastes mekanisk, såsom ved at klemme eller strække, forskydes de positive og negative ladninger i krystallen, hvilket skaber et elektrisk potentiale. Det omvendte er også sandt:Når et elektrisk felt påføres materialet, forskydes de positive og negative ladninger, hvilket får materialet til at deformeres.

Den piezoelektriske effekt er stærkest i visse materialer, såsom kvarts, turmalin og blyzirkonatitanat (PZT). Disse materialer bruges ofte i piezoelektriske sensorer og aktuatorer.

Anvendelser af piezoelektrik

Piezoelektrik bruges i en lang række applikationer, herunder:

* Sensorer: Piezoelektriske sensorer konverterer mekaniske spændinger til elektriske signaler. De bruges i en række forskellige enheder, såsom accelerometre, tryksensorer og vibrationssensorer.

* Aktuatorer: Piezoelektriske aktuatorer konverterer elektriske signaler til mekanisk bevægelse. De bruges i en række forskellige enheder, såsom ultralydsmotorer, inkjet-printere og mikro-fluidiske enheder.

* Energihøst: Piezoelektriske materialer kan bruges til at omdanne mekanisk energi til elektrisk energi. Dette kan bruges til at drive små enheder, såsom ure og lommeregnere.

Piezoelektrik er en alsidig og meget brugt klasse af materialer, der har en bred vifte af anvendelser. Deres unikke egenskaber gør dem ideelle til sensorer, aktuatorer og enheder til energihøst.

Her er nogle yderligere detaljer om, hvordan piezoelektrik fungerer:

* Den piezoelektriske effekt er en reversibel proces. Det betyder, at hvis et piezoelektrisk materiale belastes mekanisk, vil det generere en elektrisk ladning, og hvis et elektrisk felt påføres materialet, vil det opleve fysisk deformation.

* Den piezoelektriske effekt er stærkest i materialer, der har en høj piezoelektrisk koefficient. Den piezoelektriske koefficient er et mål for mængden af ​​elektrisk ladning, der genereres af en given mængde mekanisk belastning.

* Den piezoelektriske effekt påvirkes også af materialets temperatur. Den piezoelektriske koefficient falder typisk med stigende temperatur.

* Piezoelektriske materialer kan bruges på en række forskellige måder, afhængigt af anvendelsen. For eksempel kan piezoelektriske sensorer bruges til at måle accelerationer, tryk og vibrationer, mens piezoelektriske aktuatorer kan bruges til at flytte objekter eller generere lyd.

Piezoelektrik er en fascinerende og alsidig klasse af materialer, der har en bred vifte af anvendelser. Ved at forstå, hvordan de fungerer, kan vi designe og bruge dem til at løse en række problemer.