पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सिद्धांत और पीजो सिरेमिक का इसका अनुप्रयोग

जब कुछ ढांकता हुआ एक निश्चित दिशा में बाहरी बल द्वारा विकृत हो जाते हैं, तो उनके अंदर ध्रुवीकरण होता है, और उनकी दो विपरीत सतहों पर सकारात्मक और नकारात्मक विपरीत चार्ज दिखाई देते हैं। जब बाहरी बल हटा दिया जाता है, तो यह अनावेशित अवस्था में वापस आ जाएगा। इस घटना को सकारात्मक पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। जब बल की दिशा बदलती है, तो आवेश की ध्रुवता बदल जाती है। इसके विपरीत, जब एक विद्युत क्षेत्र को ढांकता हुआ के ध्रुवीकरण दिशा में लागू किया जाता है, तो ये ढांकता हुआ भी विकृत हो जाते हैं, और विद्युत क्षेत्र हटा दिए जाने के बाद ढांकता हुआ का विरूपण गायब हो जाता है। इस घटना को व्युत्क्रम पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव या इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन कहा जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक वास्तव में पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाला एक ध्रुवीकृत फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिक है। यह जानकारी के लिए एक नई सामग्री है. पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक एक प्रकार के कार्यात्मक सिरेमिक हैं।

सबसे पहले, पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सिद्धांत:
   पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सिद्धांत पीजेडटी पीजो सिरेमिक यह है कि यदि पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री पर दबाव डाला जाता है, तो यह एक संभावित अंतर उत्पन्न करता है (जिसे सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है), और इसके विपरीत, एक यांत्रिक तनाव (व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है) उत्पन्न होता है। यदि दबाव उच्च आवृत्ति कंपन है, तो उच्च आवृत्ति धारा उत्पन्न होती है। जब एक उच्च-आवृत्ति विद्युत संकेत को पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पर लागू किया जाता है, तो एक उच्च-आवृत्ति ध्वनिक संकेत (यांत्रिक कंपन) उत्पन्न होता है, जिसे हम आमतौर पर अल्ट्रासोनिक सिग्नल कहते हैं। कहने का तात्पर्य यह है कि, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में यांत्रिक ऊर्जा और विद्युत ऊर्जा के बीच रूपांतरण और व्युत्क्रम रूपांतरण का कार्य होता है, और यह पारस्परिक संबंध वास्तव में बहुत दिलचस्प है। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री यांत्रिक विरूपण, या विद्युत क्षेत्र के कारण यांत्रिक विरूपण के कारण विद्युत क्षेत्र उत्पन्न कर सकती है। यह अंतर्निहित यांत्रिक-विद्युत युग्मन प्रभाव पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों को इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, बुद्धिमान संरचनाओं को बनाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का उपयोग किया गया है। स्व-सहायक क्षमताओं के अलावा, ऐसी संरचनाओं में स्व-निदान, स्व-अनुकूलन और स्व-उपचार जैसे कार्य होते हैं, और वे भविष्य के विमान डिजाइन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

2. पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री
पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पीजो डिस्क सेंसर क्रिस्टल जाली में परमाणुओं की विशेष व्यवस्था के कारण होता है, जिससे सामग्री में तनाव क्षेत्र और विद्युत क्षेत्र को युग्मित करने का प्रभाव पड़ता है। सामग्री के प्रकार के आधार पर, पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल, पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीक्रिस्टल (पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक), पीजोइलेक्ट्रिक पॉलिमर और पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री में वर्गीकृत किया जा सकता है। विशिष्ट सामग्री रूप के अनुसार, इसे दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री और पीजोइलेक्ट्रिक फिल्म।

3. पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल
पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल ज्यादातर लौह ट्रांजिस्टर होते हैं। इसमें क्वार्ट्ज, कैडमियम सल्फाइड, जिंक ऑक्साइड, एल्यूमीनियम नाइट्राइड और अन्य क्रिस्टल भी शामिल हैं। इन फेरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में एक ऑक्सीजन ट्रांजिस्टर शामिल होता है जिसमें ऑक्सीजन ऑक्टाहेड्रोन होता है, जैसे बेरियम टाइटेनेट क्रिस्टल, लिथियम नाइओबेट जिसमें लिथियम नाइओबेट संरचना होती है, बिस्मथ रूथेनेट, और स्ट्रोंटियम रूथेनेट क्रिस्टल जिसमें टंगस्टन कांस्य संरचना होती है। फेरोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर में एक हाइड्रोजन बॉन्ड होता है, जैसे पोटेशियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट, अमोनियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट, और लेड हाइड्रोजन फॉस्फेट (और लेड स्ट्रोंटियम फॉस्फेट) क्रिस्टल। एक बेरियम टाइटेनेट क्रिस्टल या उसके समान एक परतदार संरचना होती है। वर्तमान में, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला गैर-फेरोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज ट्रांजिस्टर, लौह विशिष्ट दबाव ट्रांजिस्टर लिथियम नाइओबेट और बिस्मथ रूथेनेट।

4. पीजोइलेक्ट्रिक पॉलिमर
1940 की शुरुआत में, सोवियत संघ ने पाया कि लकड़ी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक है। पीजोइलेक्ट्रिकिटी रेमी, रेशम बांस, जानवरों की हड्डियों, त्वचा और रक्त वाहिकाओं जैसे ऊतकों में पाई जाती थी। 1960 में, सिंथेटिक पॉलिमर की पीज़ोइलेक्ट्रिसिटी की खोज की गई थी। 1969 में, यह पाया गया कि पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड में इलेक्ट्रोडेपोजिशन के बाद मजबूत पीजोइलेक्ट्रिकिटी होती है। मजबूत पीजोइलेक्ट्रिक गुणों वाली सामग्रियों में पीवीडीएफ और इसके कॉपोलिमर, पॉलीविनाइल फ्लोराइड, पॉलीविनाइल क्लोराइड, पॉली-γ-मिथाइल-एल-ग्लूटामेट और नायलॉन -11 शामिल हैं।

5. पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री
पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री हैं जो दो या दो से अधिक सामग्रियों से मिश्रित होती हैं। सामान्य पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड रिएक्टिव एपॉक्सी जैसे पॉलिमर के दो चरण वाले कंपोजिट हैं। यह मिश्रित सामग्री पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और पॉलिमर की शक्तियों को जोड़ती है, इसमें उत्कृष्ट लचीलापन और प्रसंस्करण गुण हैं, और इसका घनत्व कम है और हवा, पानी और जैविक ऊतकों के साथ ध्वनिक प्रतिबाधा से मेल खाना आसान है। इसके अलावा, पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट में भी उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक होता है। चिकित्सा, संवेदन और माप के क्षेत्र में पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट के अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।

पीजो सिरेमिक के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अनुप्रयोग

1. विनिर्माण विशेषताएँ
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के लिए प्रत्यक्ष वर्तमान विद्युत क्षेत्र के तहत फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के ध्रुवीकरण उपचार की विशेषता है। आम तौर पर, ध्रुवीकरण विद्युत क्षेत्र 3 से 5 केवी/मिमी है, तापमान 100 से 150 डिग्री सेल्सियस है, और समय 5 से 20 मिनट है। ये तीन ध्रुवीकरण प्रभाव को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं। बेहतर प्रदर्शन वाले पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक, जैसे लेड जिरकोनेट टाइटेनेट सिरेमिक, में इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक 0.313 से 0.694 तक होता है।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग मुख्य रूप से अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर, हाइड्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर, इलेक्ट्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर, सिरेमिक फिल्टर, सिरेमिक ट्रांसफार्मर, सिरेमिक डिस्क्रिमिनेटर, हाई वोल्टेज जनरेटर, इंफ्रारेड डिटेक्टर, ध्वनिक सतह उपकरण, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल डिवाइस, इग्नाइटर और पीजोइलेक्ट्रिक जाइरो के निर्माण में किया जाता है।

2. सिरेमिक गुण
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में संवेदनशील विशेषताएं होती हैं और यह बेहद कमजोर यांत्रिक कंपन को विद्युत संकेतों में परिवर्तित कर सकता है, जिसका उपयोग सोनार सिस्टम, मौसम का पता लगाने, टेलीमेट्री पर्यावरण संरक्षण, घरेलू उपकरणों आदि में किया जा सकता है। भूकंप विनाशकारी आपदाएं हैं, और भूकंप का स्रोत पृथ्वी की परत की गहराई में शुरू होता है। पहले इसकी भविष्यवाणी करना मुश्किल था और इंसान शर्मनाक स्थिति में फंस गया था। बाहरी बल के प्रति पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की संवेदनशीलता दस मीटर से अधिक दूरी पर पंख फड़फड़ाने वाले उड़ने वाले कीड़ों द्वारा हवा में होने वाली गड़बड़ी को महसूस करना संभव बनाती है। इसका उपयोग पीजोइलेक्ट्रिक सिस्मोग्राफ बनाने के लिए किया जा सकता है, जो भूकंप की तीव्रता को सटीक रूप से माप सकता है और भूकंप की दिशा और दूरी को इंगित कर सकता है। पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की यह कोई बड़ी उपलब्धि नहीं हो सकती। पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत थोड़ी मात्रा में विरूपण उत्पन्न करते हैं, जो उनके आकार के दस लाखवें हिस्से तक होता है। इस छोटे से बदलाव को कम मत समझिए, इस सिद्धांत पर आधारित सटीक नियंत्रण तंत्र - पीजोइलेक्ट्रिक एक्चुएटर, सटीक उपकरण और यांत्रिक नियंत्रण, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, बायोइंजीनियरिंग और अन्य क्षेत्रों के लिए एक बड़ा वरदान है। फ़्रीक्वेंसी नियंत्रण उपकरण जैसे रेज़ोनेटर और फ़िल्टर प्रमुख उपकरण हैं जो संचार उपकरणों के प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं। इस संबंध में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के स्पष्ट लाभ हैं। इसमें अच्छी आवृत्ति स्थिरता, उच्च परिशुद्धता और विस्तृत आवृत्ति रेंज है, और यह आकार में छोटा, गैर-हीड्रोस्कोपिक और लंबे जीवन वाला है। विशेष रूप से मल्टी-चैनल संचार उपकरणों में, यह हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता में सुधार कर सकता है, ताकि पिछले विद्युत चुम्बकीय उपकरणों को पीछे मुड़कर न देखा जा सके।

3. अनुप्रयोग
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक उच्च बुद्धिमत्ता वाली नई कार्यात्मक इलेक्ट्रॉनिक सामग्री हैं। सामग्रियों और प्रक्रियाओं के निरंतर अनुसंधान और सुधार के साथ, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक होता जा रहा है। एक मशीन के रूप में, बिजली, ध्वनि, प्रकाश और गर्मी संवेदनशील सामग्री, पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री पीजो सिरेमिक डिस्क ट्रांसड्यूसर का व्यापक रूप से सेंसर, ट्रांसड्यूसर, गैर-विनाशकारी परीक्षण और संचार प्रौद्योगिकियों में उपयोग किया गया है। दुनिया भर के विभिन्न देशों में ठोस चरण प्रतिक्रिया द्वारा पॉलीक्रिस्टल का निर्माण होता है। और डीसी उच्च वोल्टेज ध्रुवीकरण उपचार द्वारा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाले फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का सामान्य नाम एक प्रकार का अनुसंधान और विकास है जो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्रियों को यांत्रिक ऊर्जा को बहुत महत्व दे सकता है। उच्च प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक हो जाएगा। हाई-टेक क्षेत्रों में उपयोग किए जाने के अलावा, यह दैनिक जीवन में लोगों की सेवा करने और लोगों के लिए बेहतर जीवन बनाने के बारे में है।

हमारे दैनिक जीवन में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के पांच सामान्य अनुप्रयोग:
1: सकारात्मक और नकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अनुप्रयोग
2: पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक बजर | स्पीकर
3: पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पिकअप
4: पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर
5: पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक इग्नाइटर
यह कहा जा सकता है कि हालांकि पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक एक नई सामग्री है, यह काफी नागरिक है। इसका उपयोग हाई-टेक में किया जाता है, लेकिन इसका उपयोग लोगों के लिए बेहतर जीवन बनाने के लिए किया जाता है।