پیزو الکتریک چیست
اثر پیزو الکتریک
اثر پیزوالکتریک Peizoelectric Effect برای اولین بار در سال 1880 توسط دو فرانسوی به نام‌های پیر کوری و ژاک کوری کشف شد. اثر پیزوالکتریک بیانگر توانایی برخی مواد به تولید سیگنال الکتریکی در پاسخ به اعمال نیروی مکانیکی است. به عبارت دیگر، وقتی فشار یا نیروی مکانیکی بر روی این نوع مواد اعمال می‌شود، آن‌ها توانایی تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس را دارند.
در حالت ساده، پیزوالکتریسیته به معنای تولید سیگنال الکتریکی در پاسخ به تغییرات مکانیکی است. این تغییرات مکانیکی ممکن است شامل فشار، تغییر ابعاد، انحنا، لرزش، و سایر تغییرات مکانیکی باشد. هنگامی که نیرو مکانیکی به ماده پیزوالکتریک اعمال می‌شود، بارهای الکتریکی درون آن به صورت تغییرات خطی یا همپوشانی متغیر می‌شوند، که در نتیجه تولید سیگنال الکتریکی می‌شود.
مواد پیزو الکتریک
مواد پیزوالکتریک معمولاً شامل فلزات سرامیک، نیتریدهای سرامیکی مانند نیترید سرامیکی اعمال سوالکتریکی (PNZT) و سرامیک پلیمری هستند. این مواد توانایی تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس را دارند. مزیت اصلی این مواد این است که به دلیل وزن سبک، ابعاد کوچک، در بسیاری از دستگاه‌ها و سیستم‌ها قابل استفاده است.
اثر پیزوالکتریک در بسیاری از دستگاه‌ها و سیستم‌ها به کار می‌رود، از جمله
– دستگاه‌های اولتراسونیک برای تمیز کردن اشیاء و جدا کردن ذرات آلودگی از سطح آن‌ها.
– دستگاه‌های اشعه فوق بنفش (UV) برای تأمین نور مورد نیاز در پرینترها، صنایع الکترونیکی و سایر برنامه‌های مرتبط با فوتونیک.
– تولید تصاویر صوتی در دستگاه‌های امواج فوق صوت و دستگاه‌های آنالیز صدا.
– سنسورها و دستگاه‌های مبدل پیزوالکتریک که در تشخیص حرکت، اندازه‌گیری فشار و انتقال امواج صوتی استفاده می‌شوند.
عملکرد پیزو الکتریک در دستگاه شستشوی التراسونیک
نقش پیزوالکتریک در دستگاه‌های شستشوی التراسونیک نیز بسیار حائز اهمیت است. با استفاده از قطعات پیزو الکتریک، تولید موج‌های فوق صوتی و ایجاد ارتعاشات مکانیکی امکان پذیر می‌شود. این ارتعاشات مکانیکی منجر به شکل‌گیری موج‌های اولتراسونیک می‌شود که وقتی از طریق محیط مایع انتقال می‌یابد، میلیون‌ها حباب کوچک به نام “حباب‌های اولتراسونیک” ایجاد می‌شود. انفجار و ورم حباب‌های اولتراسونیک باعث ایجاد مقدار قابل توجهی انرژی می‌شود و در جدا کردن آلودگی‌ها و ذرات از سطح اشیاء به کار می‌روند.
انواع پیزو الکتریک در دستگاه شستشوی التراسونیک
- تیوب های سرامیکی
- رینگ های سرامیکی
- پیزو سرامیک های مستطیلی
- دیسک سرامیکی پیزو الکتریک
منابع:
– https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030214601055