что такое пьезоэлектрик? - Zibo Yuhai Electronic Ceramic Co., Ltd.

что такое пьезоэлектрик?

Пьезоэлектричество - это электрический заряд, который накапливается в определенных твердых материалах (таких как кристаллы, определенная керамика и биологические вещества, такие как кости, ДНК и различные белки) в ответ на приложенное механическое напряжение. Слово пьезоэлектричество означает электричество, возникающее в результате давления и скрытого тепла. Оно происходит от греческого слова πιέζειν; пьезеин, что означает сжимать или давить, и ἤλεκτρονēlektron, что означает янтарь, древний источник электрического заряда. Французские физики Жак и Пьер Кюри открыли пьезоэлектричество в 1880 году.

Пьезоэлектрический эффект является результатом линейного электромеханического взаимодействия между механическим и электрическим состояниями в кристаллических материалах без инверсионной симметрии. Пьезоэлектрический эффект - это обратимый процесс: материалы, демонстрирующие пьезоэлектрический эффект (внутреннее генерирование электрического заряда в результате приложенной механической силы), также демонстрируют обратный пьезоэлектрический эффект, внутреннее генерирование механической деформации в результате приложенного электрического поля. Например, кристаллы цирконата-титаната свинца будут генерировать измеримое пьезоэлектричество, когда их статическая структура деформируется примерно на 0,1% от первоначального размера. И наоборот, те же самые кристаллы изменят примерно 0,1% своего статического размера, когда к материалу приложено внешнее электрическое поле. Обратный пьезоэлектрический эффект используется при создании ультразвуковых звуковых волн.

Пьезоэлектричество используется в ряде полезных приложений, таких как производство и обнаружение звука, пьезоэлектрическая струйная печать, генерация высоких напряжений, генерация электронных частот, микровесы, для управления ультразвуковым соплом и ультратонкая фокусировка оптических узлов. Он составляет основу ряда научных инструментальных методов с атомным разрешением, сканирующих зондовых микроскопов, таких как СТМ, АСМ, МТА и СБОМ. Он также находит повседневное применение, например, в качестве источника зажигания для зажигалок, пропановых барбекю с принудительным запуском, используется в качестве источника отсчета времени в кварцевых часах и в звукоснимателях для усиления некоторых гитар.

Пьезоэлектрические материалы

Существует множество материалов, как природных, так и созданных руками человека, которые проявляют ряд пьезоэлектрических эффектов. Некоторые природные пьезоэлектрические материалы включают берлинит (структурно идентичный кварцу), тростниковый сахар, кварц, соль Рошеля, топаз, турмалин и кость (сухая кость проявляет некоторые пьезоэлектрические свойства из-за кристаллов апатита, и обычно считается, что пьезоэлектрический эффект действует как датчик биологической силы). Примером искусственных пьезоэлектрических материалов являются титанат бария и титанат цирконата свинца.

В последние годы из-за растущей озабоченности окружающей среды токсичностью свинцовых устройств и директивы RoHS, принятой в Европейском Союзе, возникла тенденция к разработке пьезоэлектрических материалов, не содержащих свинец. На сегодняшний день эта инициатива по разработке новых пьезоэлектрических материалов, не содержащих свинец, привела к появлению множества новых пьезоэлектрических материалов, которые более безопасны для окружающей среды.