سرامیک پیزوالکتریک به چه معناست؟

سرامیک پیزوالکتریک یک ماده سرامیکی کاربردی pzt است که می تواند انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی را تبدیل کند. به اصطلاح اثر پیزوالکتریک به اثر پیزوالکتریک مثبت اطلاق می‌شود که وقتی برخی از محیط‌ها تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرند، حتی اگر فشار به کوچکی ارتعاش موج صوتی باشد، تغییراتی در شکل مانند فشرده‌سازی یا کشیدگی ایجاد می‌کند که باعث باردار شدن سطح محیط می‌شود. در مقابل، هنگامی که یک میدان الکتریکی هیجان انگیز اعمال می شود، محیط تغییر شکل مکانیکی ایجاد می کند که به آن اثر پیزوالکتریک معکوس می گویند.                   

       در سال 1880، برادران کوری فرانسوی 'اثر پیزوالکتریک' را کشف کردند. در سال 1942، اولین ماده سرامیکی پیزوالکتریک، تیتانات باریم، در ایالات متحده، اتحاد جماهیر شوروی سابق و ژاپن ساخته شد. در سال 1947، پیکاپ باریم تیتانات، اولین دستگاه سرامیکی پیزوالکتریک متولد شد. در اوایل دهه 1950، یکی دیگر از مواد سرامیکی پیزوالکتریک، سرب زیرکونات تیتانات، با عملکرد بسیار بهتر از تیتانات باریم، با موفقیت توسعه یافت. از آن زمان، توسعه سرامیک های پیزوالکتریک وارد مرحله جدیدی شده است. از دهه 1960 تا 1970، سرامیک های پیزوالکتریک بهبود یافته و هر روز کامل تر شده اند. به عنوان مثال، سرامیک های پیزوالکتریک دوتایی تیتانات سرب که توسط بسیاری از عناصر پیزو بهبود یافته اند، سرامیک های پیزوالکتریک سه تایی و چهارتایی مبتنی بر زیرکونات تیتانات نیز ظاهر شدند. این مواد PZT دارای خواص عالی، ساخت ساده، هزینه کم و کاربرد گسترده هستند.                           
جرقه زن پیزوالکتریک، منبع تغذیه اشعه ایکس سیار و دستگاه انفجار پوسته را می توان با استفاده از ویژگی های سرامیک های پیزوالکتریک برای تبدیل نیروی خارجی به انرژی الکتریکی ساخت. با استفاده از دو ستون سرامیکی پیزوالکتریک به قطر 3 میلی متر و ارتفاع 5 میلی متر به جای سنگ چخماق معمولی، می توان یک فندک الکترونیکی گازی ساخت که می تواند به طور مداوم ده ها هزار بار مشتعل شود. استفاده از سرامیک های پیزوالکتریک برای تبدیل انرژی الکتریکی به ارتعاش اولتراسونیک می تواند برای کشف موقعیت و شکل ماهی های زیر آب، انجام آزمایش های غیر مخرب فلز، تمیز کردن اولتراسونیک و درمان های پزشکی اولتراسونیک، و همچنین می تواند در انواع برش های اولتراسونیک، دستگاه های جوشکاری و آهن های لحیم کاری برای پردازش پلاستیک و حتی فلز ساخته شود.                 

     سرامیک‌های پیزوالکتریک به نیروهای خارجی حساس هستند، بنابراین می‌توانند حتی اختلال بال‌های حشرات در حال پرواز را در هوای بیش از ده متری احساس کنند و ارتعاش مکانیکی بسیار ضعیف را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کنند. با این ویژگی، کریستال صفحه پیزوالکتریک را می توان در سیستم سونار، تشخیص هواشناسی، حفاظت از محیط زیست تله متری، لوازم خانگی و غیره استفاده کرد. امروزه سرامیک های پیزوالکتریک در بسیاری از زمینه ها مانند ساخت و ساز دفاع ملی، تحقیقات علمی، تولیدات صنعتی و زندگی مردم توسط دانشمندان مورد استفاده قرار گرفته و به فردی همه کاره در عصر اطلاعات تبدیل شده است.                  

 در زمینه هوافضا، ژیروسکوپ پیزوالکتریک ساخته شده از سرامیک پیزوالکتریک 'سکان' فضاپیماها و ماهواره های مصنوعی است که در فضا پرواز می کنند. تنها با استفاده از 'سکان'، فضاپیما و ماهواره مصنوعی می توانیم موقعیت و مسیر ثابت آن را تضمین کنیم. ژیروسکوپ مکانیکی سنتی، با عمر کوتاه، دقت ضعیف و حساسیت کم، نمی تواند نیازهای فضاپیما و سیستم ماهواره ای را برآورده کند. لوله سیلندر پیزوسرامیک با اندازه کوچک دارای حساسیت و قابلیت اطمینان بالایی است. زیردریایی هایی که در اعماق دریا غواصی می کنند مجهز به سیستم های سونار به نام پیشاهنگ زیر آب هستند. این یک تجهیزات ضروری برای ناوبری زیر آب، ارتباطات زیر آب، شناسایی کشتی های دشمن، پاکسازی مین های دشمن و همچنین ابزاری قدرتمند برای توسعه منابع دریایی است. این می تواند گروه های ماهی را شناسایی کند، توپوگرافی بستر دریا را کاوش کند، و غیره. در این سیستم سونار، مبدل صوتی زیر آب سرامیکی پیزوالکتریک است. هنگامی که سیگنال صوتی ساطع شده توسط مبدل صوتی زیر آب با هدف تماس می گیرد، یک سیگنال بازتابی تولید می کند که توسط مبدل صوتی زیر آب دریافت کننده دیگری دریافت می شود، بنابراین هدف پیدا می شود. در حال حاضر، سرامیک پیزوالکتریک یکی از بهترین مواد برای ساخت مبدل آکوستیک زیر آب است.               

 در پزشکی، پزشکان مبدل دیسک پیزوالکتریک اولتراسونیک را روی قسمت معاینه بدن انسان قرار می‌دهند و پس از برق‌گرفتن، امواج اولتراسونیک را ارسال می‌کنند و آن را به بافت بدن انسان می‌فرستند تا اکو ایجاد کند، سپس اکو را دریافت کرده و روی صفحه فلورسنت نمایش می‌دهد تا پزشکان بتوانند وضعیت داخلی بدن انسان را درک کنند. در صنعت، عناصر سرامیکی پیزوالکتریک در آشکارساز زمین شناسی وجود دارد که می توان از آنها برای قضاوت در مورد شرایط زمین شناسی طبقات و کشف ذخایر معدنی زیرزمینی استفاده کرد. علاوه بر این، ترانسفورماتور سرامیکی، ترانسفورماتور موجود در تلویزیون، از نظر اندازه کوچکتر و وزن سبک تر است، با راندمان 60٪ - 80٪. می تواند ولتاژ بالای 30000 ولت را تحمل کند، ولتاژ را ثابت نگه دارد و عیوب تاری و تغییر شکل تصویر تلویزیون را به طور کامل برطرف کند. در حال حاضر اکثر تلویزیون های تولید شده در کشورهای خارجی از ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک استفاده می کنند. یک لوله تصویر 15 اینچی با ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک 75 میلی متری کافی است. این باعث می شود تلویزیون کوچکتر و سبک تر شود.                     
 سرامیک های پیزوالکتریک نیز به طور گسترده در زندگی روزمره استفاده می شود. فندک الکترونیکی گازی ساخته شده از سنگ چخماق معمولی با دو ستون سرامیکی پیزوالکتریک به قطر 3 میلی متر و ارتفاع 5 میلی متر جایگزین می شود. می توان آن را برای ده ها هزار بار به طور مداوم مشتعل کرد. تفنگ جرقه زنی الکترونیکی ساخته شده با همان اصل یک ابزار عالی برای احتراق اجاق گاز است. همچنین نوعی اسباب بازی بچه گانه از اجزای سرامیکی پیزوالکتریک مانند وزوز از سرامیک پیزوالکتریک نصب شده در شکم توله سگ اسباب بازی وجود دارد که صدای واقعی و جالبی را ایجاد خواهد کرد.                   
 

با توسعه فن آوری بالا، سرامیک های پیزوالکتریک به طور گسترده ای مورد استفاده قرار خواهند گرفت. علاوه بر استفاده در زمینه فناوری پیشرفته، بیشتر در مورد خدمت به مردم در زندگی روزمره و ایجاد زندگی بهتر برای مردم است.