پیزوالکتریک چیست؟
پیزوالکتریک چیست؟
واژه‌ی پیزوالکتریک به معنای الکتریسیته‌ای است که ناشی از فشار می‌باشد، این کلمه از دو واژه‌ی یونانی پیزو به معنای فشار‌دادن و الکترون گرفته شده‌است.
اثر پیزوالکتریک (Piezoelectric Effect)
اثر پیزوالکتریک به عنوان یک واکنش خطی-الکترومکانیکی بین دو حالت الکتریکی و مکانیکی در مواد عایق و بلورهایی که تقارن مرکزی ندارند، تعریف می‌شود. در واقع پیزوالکتریک‌ها موادی هستند که در صورت اعمال فشار یا تنش به آن‌ها، بار الکتریکی در سطوح خاصی از آن‌ها ظاهر می‌شود. این پدیده، اثر پیزوالکتریک مستقیم (Direct piezoelectric Effect) نام دارد که یک فرآیند قابل‌برگشت است، یعنی به‌طور معکوس هرگاه ماده‌ای با این خاصیت، در یک میدان الکتریکی واقع شود، ابعاد آن تغییر می‌کند (Reverse Piezoelectric Effect). در صورت وارون شدن جهت اعمال تنش یا فشار، جهت قطبش بارهای الکتریکی نیز معکوس می‌شود و با تغییر در جهت میدان الکتریکی اعمال‌شده جهت تغییر ابعاد ماده نیز، تغییر می‌یابد.
سه نوع ماده پیزوالکتریک که به طور عمده در عمل استفاده می شوند شامل سرامیک های پیزوالکتریک، پلیمرهای پیزوالکتریک و کامپوزیت های پیزوالکتریک می باشند که از این میان کامپوزیت ها به دلیل ویژگی های تطبیق پذیری و تنظیم شوندگی بسیار بالا توجه بیشتری را به خود جلب کرده اند.
این مواد پس از طی پروسه هایی جهت استفاده آسان، در کاربردهای گسترده ای خود را نشان دادند.
کاربرد پیزوالکتریک
در سال های اخیرکاربرد مواد پیزوالکتریک بیشتر تحت سه عنوان سنسور، مبدل و محرک شناخته شده است. که به انواع پیزوالکتریک هم میتوان نام برد.
سنسور پیزوالکتریک (Piezoelectric sensor)
یک سنسور پیزوالکتریک می‌تواند با استفاده از اثر پیزوالکتریک مستقیم، اطلاعات را از محدوده‌ی مکانیکی به یک سیگنال الکتریکی قابل پردازش تبدیل کند. سیگنال الکتریکی تولیدشده پس از اعمال اولیه‌ی نیرو، به سرعت کاهش می‌یابد. بنابراین این سنسورها برای اندازه‌گیری نیروهایی که در مدت زمان کوتاهی اعمال می‌شوند، بسیار مناسب هستند اما برای اندازه‌گیری نیروهای استاتیکی مناسب نیستند.
برای خواندن خبری در این باره اینجا را بخوانید.
مبدل پیزوالکتریک (Piezoelectric Transducer)
مبدل پیزوالکتریک وسیله‌ای است که یک نوع انرژی را به نوع دیگر تبدیل می‌کند. مبدل‌های پیزوالکتریک در تست‌های غیر‌مخرب و در بسیاری از کاربرد‌ها که نیاز به اندازه‌گیری دقیق در حرکت یا نیرو دارند، استفاده می‌شود. در این کاربرد‌ها اثر پیزوالکتریک به صورت معکوس عمل می‌کند. در این حالت ولتاژی به ماده‌ی پیزوالکتریک اعمال می‌شود که باعث تغییر شکل در ماده‌ی پیزوالکتریک می‌گردد. این تغییر شکل که می‌تواند به صورت کشش یا فشار باشد، متناسب با ولتاژ اعمال‌شده است.
محرک پیزوالکتریک (Piezoelectric Actuator)
اعمال ولتاژ الکتریکی به جسم پیزوالکتریک که سبب تغییر شکل در این جسم می‌شود و میزان این تغییر شکل به ولتاژ اعمالی و جهت آن بستگی دارد، به کاربرد پیزوالکتریک‌ها به عنوان محرک شناخته می‌شود. در واقع محرک‌های پیزوالکتریک شکلی از یک سیستم الکترومکانیک میکروکنترلی هستند که میدان الکتریکی اعمال‌شده به آن‌ها می تواند به حرکت‌هایی در ابعاد میکرومتر یا نانومتر تبدیل شود.
واژه‌ی پیزوالکتریک به معنای الکتریسیته‌ای است که ناشی از فشار می‌باشد، این کلمه از دو واژه‌ی یونانی پیزو به معنای فشار‌دادن و الکترون گرفته شده‌است.
اثر پیزوالکتریک (Piezoelectric Effect)
اثر پیزوالکتریک به عنوان یک واکنش خطی-الکترومکانیکی بین دو حالت الکتریکی و مکانیکی در مواد عایق و بلورهایی که تقارن مرکزی ندارند، تعریف می‌شود. در واقع پیزوالکتریک‌ها موادی هستند که در صورت اعمال فشار یا تنش به آن‌ها، بار الکتریکی در سطوح خاصی از آن‌ها ظاهر می‌شود. این پدیده، اثر پیزوالکتریک مستقیم (Direct piezoelectric Effect) نام دارد که یک فرآیند قابل‌برگشت است، یعنی به‌طور معکوس هرگاه ماده‌ای با این خاصیت، در یک میدان الکتریکی واقع شود، ابعاد آن تغییر می‌کند (Reverse Piezoelectric Effect). در صورت وارون شدن جهت اعمال تنش یا فشار، جهت قطبش بارهای الکتریکی نیز معکوس می‌شود و با تغییر در جهت میدان الکتریکی اعمال‌شده جهت تغییر ابعاد ماده نیز، تغییر می‌یابد.
سه نوع ماده پیزوالکتریک که به طور عمده در عمل استفاده می شوند شامل سرامیک های پیزوالکتریک، پلیمرهای پیزوالکتریک و کامپوزیت های پیزوالکتریک می باشند که از این میان کامپوزیت ها به دلیل ویژگی های تطبیق پذیری و تنظیم شوندگی بسیار بالا توجه بیشتری را به خود جلب کرده اند.
این مواد پس از طی پروسه هایی جهت استفاده آسان، در کاربردهای گسترده ای خود را نشان دادند.
کاربرد پیزوالکتریک
در سال های اخیرکاربرد مواد پیزوالکتریک بیشتر تحت سه عنوان سنسور، مبدل و محرک شناخته شده است. که به انواع پیزوالکتریک هم میتوان نام برد.
سنسور پیزوالکتریک (Piezoelectric sensor)
یک سنسور پیزوالکتریک می‌تواند با استفاده از اثر پیزوالکتریک مستقیم، اطلاعات را از محدوده‌ی مکانیکی به یک سیگنال الکتریکی قابل پردازش تبدیل کند. سیگنال الکتریکی تولیدشده پس از اعمال اولیه‌ی نیرو، به سرعت کاهش می‌یابد. بنابراین این سنسورها برای اندازه‌گیری نیروهایی که در مدت زمان کوتاهی اعمال می‌شوند، بسیار مناسب هستند اما برای اندازه‌گیری نیروهای استاتیکی مناسب نیستند.
برای خواندن خبری در این باره اینجا را بخوانید.
مبدل پیزوالکتریک (Piezoelectric Transducer)
مبدل پیزوالکتریک وسیله‌ای است که یک نوع انرژی را به نوع دیگر تبدیل می‌کند. مبدل‌های پیزوالکتریک در تست‌های غیر‌مخرب و در بسیاری از کاربرد‌ها که نیاز به اندازه‌گیری دقیق در حرکت یا نیرو دارند، استفاده می‌شود. در این کاربرد‌ها اثر پیزوالکتریک به صورت معکوس عمل می‌کند. در این حالت ولتاژی به ماده‌ی پیزوالکتریک اعمال می‌شود که باعث تغییر شکل در ماده‌ی پیزوالکتریک می‌گردد. این تغییر شکل که می‌تواند به صورت کشش یا فشار باشد، متناسب با ولتاژ اعمال‌شده است.
محرک پیزوالکتریک (Piezoelectric Actuator)
اعمال ولتاژ الکتریکی به جسم پیزوالکتریک که سبب تغییر شکل در این جسم می‌شود و میزان این تغییر شکل به ولتاژ اعمالی و جهت آن بستگی دارد، به کاربرد پیزوالکتریک‌ها به عنوان محرک شناخته می‌شود. در واقع محرک‌های پیزوالکتریک شکلی از یک سیستم الکترومکانیک میکروکنترلی هستند که میدان الکتریکی اعمال‌شده به آن‌ها می تواند به حرکت‌هایی در ابعاد میکرومتر یا نانومتر تبدیل شود.
- مشخصات
- دانلود
نظرات خود را اینجا بنویسید
