Pentru piezoelectrice includ dielectrici care au un efect piezoelectric pronunțat.
efect piezoelectric (efect piezoelectric abreviat) se observă în dielectrici anizotrope, de preferință în cristalele unor substanțe, având o anumită simetrie, suficient de scăzută. cristale piezoelectrice pot avea nu avea un centru de simetrie, și având o direcție așa-numitul polar (direcția axei). Piezoelectric poate poseda, de asemenea, unele dielectricilor policristaline cu o structură ordonată (textură), cum ar fi materiale ceramice și polimeri.
forțe externe mecanice care acționează în direcții particulare în cristalul piezoelectric, determinându-l să nu numai la presiuni si tensiuni mecanice (la fel ca în orice solid), dar, de asemenea, polarizarea electrică, și sarcini electrice, prin urmare, apariția la suprafețele sale asociate de semne opuse. Când direcția forțelor mecanice se schimbă, direcția de polarizare și semnele încărcărilor devin opuse. Acest fenomen se numește un efect piezoelectric direct. Efectul piezoelectric este reversibil. Atunci când direcția câmpului electric se schimbă în direcția opusă, acestea se schimbă în direcția opusă a tensiunilor și respectiv a deformărilor. Acest fenomen a fost numit efect piezoelectric invers.
Efectul piezoelectric direct și inversat este liniar și descris de dependențe lineare care leagă polarizarea electrică P cu stres mecanic. P = d
Această dependență se numește ecuația efectului piezoelectric direct. Factorul de proporționalitate d se numește modulul piezoelectric (piezomodule) și servește ca măsură a efectului piezoelectric. Efectul piezoelectric inversat este descris de dependența: r = dE
unde r este deformarea; E este puterea câmpului electric. Modulul piezoelectric d pentru efecte directe și inverse are aceeași valoare.
Direcțiile de polarizare pot coincide cu direcția stresului mecanic sau pot face un unghi cu acesta. Atunci când direcțiile de polarizare și stres mecanic coincid, efectul piezoelectric se numește longitudinal și în poziția lor reciproc perpendiculară - transversal. Direcția forțelor de forfecare este considerată a fi normală față de planul în care acționează tensiunile.
Mai mult de o mie de substanțe cu proprietăți piezoelectrice sunt cunoscute, inclusiv toate feroelectricele. Aplicarea practică în piezo-tehnologie găsește o gamă limitată de materiale. Unul dintre locurile importante dintre acestea este cuarțul cu cristal unic.
Cuarțul este un mineral foarte răspândit în natură, este unul dintre cele mai solide minerale, are o stabilitate chimică ridicată.
Formele externe ale cristalelor de cuarț naturale sunt foarte diverse. Forma cea mai comună este combinația dintre prisma hexagonală și rhombohedra (fațete piramidale). Marginile prismei se extind până la baza cristalului și au o umbrire orizontală pe suprafață.
Cuarț, potrivit pentru utilizarea în echipamente piezoelectrice, se găsește în natură sub formă de cristale, fragmente și pelete. Culoare de la incolor transparent (cristal de rocă) până la negru (morion).
De obicei, cristalele de cuarț naturale conțin diferite defecte care le reduc valoarea. Printre aceste defecte se numără includerea mineralelor străine (rutil clorit), crăpături, bule, fantome, ace albastre, svili și gemeni.
Cuarțul este cel mai important cristal piezoelectric, care a găsit aplicații științifice și tehnice largi datorită proprietăților mecanice și electrice excelente. La temperaturi și presiuni obișnuite, cuarțul are loc în așa-numita modificare. Cristalul-cuarț (Figura 1) se referă la sistemul trigonal și are trei axe de simetrie de ordinul doi, indicate în Fig. 1 până la.
Acestea sunt axele polare ale cristalului. Fiecare dintre ele conectează marginile opuse, dar inegale, ale prismei hexagonale. Contrazicînd aceste coaste este vizibil din faptul că muchiile unuia dintre ele adiacente feței mici, indicate în figură literele a și b, în timp ce cealaltă margine se confruntă cu nici o astfel de margine. A patra axă este axa de simetrie a treia. Se numește axa optică, deoarece rotația cristalului în jurul acestei axe prin orice unghi nu are niciun efect asupra propagării luminii în cristal. Atunci când efectele mecanice asupra cristalului cuarțului la capetele axei polare apar opuse încărcăturilor electrice.
La temperaturi de până la 200 ° C, proprietățile piezoelectrice ale cuarțului sunt practic independente de temperatură. Cu o creștere suplimentară a temperaturii, efectul piezoelectric scade încet. La 576 ° C, cuarțul suferă o transformare de fază și trece printr-o modificare. Cristalele de cristale aparțin unui sistem hexagonal, astfel încât fenomenele piezoelectrice nu sunt observate în ele. Cu o scădere a temperaturii reversibile, structura originală a cuarțului este restabilită și această recuperare are loc la o temperatură ceva mai mică decât cea inițială (histerezis).
Proprietățile piezoelectrice de cuarț sunt larg utilizate în domeniu pentru stabilizarea și filtrarea frecvențelor radio, generând vibrații ultrasonice și pentru măsurarea cantităților mecanice (piezometry).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: