numero Sfoglia:60 Autore:Editor del sito Pubblica Time: 2024-10-30 Origine:motorizzato
L'effetto piezoelettrico svolge un ruolo vitale in molte aree della tecnologia moderna, in particolare in sensori, attuatori e dispositivi di raccolta energetica. I tubi piezoelettrici sono un tipo speciale di materiale piezoelettrico che può generare tensione quando viene applicata lo stress meccanico o deformare nell'azione di un campo elettrico.
Questa proprietà deriva dalla struttura cristallina e dalla distribuzione della carica dei materiali piezoelettrici, che possono effettivamente convertire l'energia meccanica in energia elettrica e viceversa. Questo articolo esplorerà in modo approfondito il principio di lavoro dei tubi piezoelettrici e rivelerà come possono svolgere un ruolo importante in varie applicazioni usando l'effetto piezoelettrico.
L'effetto piezoelettrico è la generazione di energia elettrica in alcuni materiali piezoelettrici quando vengono applicate forze meccaniche. Ciò si verifica quando i centri di cariche positive e negative nello spostamento del materiale, creando un campo elettrico all'interno del materiale. Quando i materiali piezoelettrici vengono allungati o compressi, il loro equilibrio di carica è disturbato, in modo tale che un lato del materiale venga caricato negativamente e l'altro caricato positivamente quando la forza applicata cambia il saldo della carica del 10%.
L'effetto fu scoperto per la prima volta nel 1880 dai fisici francesi Jacques e Pierre Curie, che notarono che alcuni minerali cristallini, come il quarzo e la tormalina, si potrai polarizzati elettricamente quando stressati meccanicamente. Questa scoperta ha portato all'esplorazione del potenziale dei materiali piezoelettrici, in particolare per le applicazioni sonar. I dispositivi piezoelettrici sono stati usati per la prima volta per rilevare iceberg all'inizio del XX secolo, scatenando un diffuso interesse per la tecnologia.
Inoltre, è stato dimostrato l'effetto piezoelettrico inverso, per cui i materiali piezoelettrici, se esposti a un campo elettrico, si allunga o si riducono a seconda della polarità del campo e il grado di deformazione è proporzionale alla forza del campo.
La combinazione di questi fenomeni ha portato all'uso diffuso di materiali piezoelettrici in campi come sensori e attuatori. Sebbene le tensioni e le ampiezze di movimento che generano siano generalmente piccole, mostrano comunque un potenziale di applicazione straordinario, incluso lo sviluppo di sensori di forza o di spostamento.
L'effetto piezoelettrico ha una vasta gamma di applicazioni in vari campi, che vanno dall'elettronica di consumo ai dispositivi medici. Ad esempio, nella tecnologia di stampa a getto d'inchiostro, i materiali piezoelettrici vengono utilizzati per convertire i segnali elettrici in un controllo preciso degli ugelli a getto d'inchiostro, raggiungendo così la stampa di immagini di alta qualità. In termini di rilevamento e generazione del suono, gli smartphone utilizzano la tecnologia piezoelettrica per convertire l'energia vocale dell'utente in segnali elettrici, trasmetterli a un altro telefono e convertirli in suoni riconoscibili.
Inoltre, la tecnologia piezoelettrica viene utilizzata anche per la generazione di frequenza elettronica, la generazione di alta tensione e la messa a fuoco ultra-fine dei componenti ottici. Può guidare ugelli e microbalance ad ultrasuoni, mostrando i suoi vantaggi nel controllo e nella misurazione della precisione. Grazie alla sua gamma estremamente ampia di applicazioni, l'effetto piezoelettrico è ampiamente utilizzato in vari settori. Ad esempio, viene utilizzato in dispositivi di ingresso senza chiave, allarmi di fumo, monitor dei pazienti, sensori airbag e rilevatori di pesce e profondità.
L'effetto piezoelettrico inverso svolge un ruolo nelle applicazioni di guida, come motori e dispositivi per un controllo di posizionamento preciso e generazione di segnali sonori e ad ultrasuoni. Poiché i materiali piezoelettrici venivano ulteriormente studiati nel 20 ° secolo, l'emergere di ceramiche piezoelettriche basate su ossidi metallici e altri materiali artificiali consentivano ai progettisti di impiegare l'effetto piezoelettrico e l'effetto piezoelettrico inverso in molte nuove applicazioni. Questi materiali piezoelettrici sono generalmente fisicamente forti e chimicamente inerti e sono relativamente economici da produrre.
Provetta in ceramica piezoelettrica
In particolare, le ceramiche piezoelettriche realizzate con le formulazioni di titanati di piombo e piombo sono le ceramiche piezoelettriche più utilizzate a causa della loro maggiore sensibilità e temperatura operativa. La composizione, la forma e le dimensioni di questo materiale possono essere personalizzate per soddisfare i requisiti di un'applicazione specifica, espandendo ulteriormente il potenziale applicativo della tecnologia piezoelettrica.
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