Piezoelektryki – jasno i w miarę zwięźle.

Znamy je już ponad stulecie,a mimo to nie każdy je u nas kojarzy. Wielokrotnie wspominane na tym blogu piezoelektryki odgrywają ogromną rolę w przekształcaniu energii elektrycznej w zachowanie mechaniczne i odwrotnie bez konieczności użycia np. odrębnego silnika (oczywiście nie uważam,że należy silniki samochodowe zastąpić piezoelektrykami,bo raczej nie byłoby to wydajne w takiej skali – ale w małych skalach to co innego). A mimo to są tak słabo kojarzone…

Jeśli chodzi o Wikipedię,to zjawisko piezoelektryczne i odwrotne zjawisko piezoelektryczne, znane jako elektrostrykcja są tam dobrze opisane, tak samo jak podstawowe informacje dotyczące piezoelektryków,oraz same piezoelektryki są tam co prawda dobrze opisane.Oczywiście lepiej w wersji anglojęzycznej. No ale można lepiej i bardziej treściwie:

O co chodzi ? Kto zna grekę rozumie,że określenie piezo pochodzi z tego języka od ciśnienia.

Ciśnienie<->Elektryczność. Cała natura zjawiska w jednym słowie.Coś pięknego.

Faktycznie, w istocie:

Piezoelektryczność polega na pojawieniu się ładunku elektrycznego pod wpływem nacisku na materiał (odkształcenia w zakresie sprężystym),a zjawisko elektrostrykcji – na zmianie kształtu pod wpływem działania prądu elektrycznego jak na rysunku. Całość zjawiska powstawania ładunku można też streścić do  poniższego obrazka z Wikipedii:

CC, Wikipedia.de, user: Degreen
Strzałka zielona – naprężenie, pomarańczowa – wygenerowany ładunek.

Prawda że proste i piękne zjawisko ?

Zjawisko to, jest oczywiście stosunkowo od dawna znane, ponieważ odkryto je już w XIX wieku – zrobili to w 1880 roku bracia Curie (tak, jeden z nich to ten,co potem poślubił naszą noblistkę – Marię)

Jeśli chodzi o jego naturę – występuje ono w szeregach substancji – aczkolwiek szczególnie często w przypadku kryształów o strukturze perowskitu, pod względem „teoretycznym”-krystalograficznym można powiedzieć, że występują w dość specyficznych grupach krystalograficznych określanych jako non-centrosymetryczne polarne.

Z typowych ceramik o strukturze perowskitu wymienić można chociażby:

  • BaTiO3
  • PaTiO3
  • Pa(Ti,Zr)O3

Zjawisko nie ogranicza się zresztą do specyficznych ceramik,ale i występuje w polimerach itd. Duża część polimerów stosowanych na piezoelektryki (np. PVDF) wymaga poddania rozciąganiu w procesie produkcyjnym, wyjątkiem jest jednak kopolimer difluorku winilidenu i trifluorku etylenu.

Zastosowań jest jak zwykle mnóstwo – od prostego generowania ładunków (a choćby piezoelektryk w podeszwach butów 🙂 – niby dziwne,a to skuteczny sposób na „przenośną ładowarkę”), czy odzyskiwania energii,poprzez przenoszenie drgań czy wytłumianie drgań, kontrola wrzeciona dysku twardego, a nawet kontrola ułożenia ostrza śmigła helikoptera (mała zmiana kąta,ale duży wpływ na sterowność). Najciekawszym jednak zastosowaniem jest ultrasonografia oraz wykorzystanie głowicy ultradźwiękowej w badaniach nieniszczących – w defektoskopii ultradźwiękowej.[Przykładowy materiał dla studentów PG lub AGH – można poczytać]. Z tego co wiem głowice – nawet te „ceramiczne” są w istocie chyba raczej kompozytami o osnowie ceramicznej zawierającymi polimery piezoelektryczne też. To podobno poprawia wydajność tych głowic.

CC BY-SA 2.5 Wikipedia - user: Drickey

Piezoelektryki wreszcie, pozwalają na dokonanie szeregu pomiarów w akcelerometrach i urządzeniach typu MEMS, o których krótko wstępnie wspomniałem. Warto więc kojarzyć efekt piezoelektryczny i piezoelektryki. A w każdym razie – nie zaszkodzi.

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s