Piezoelektrický jev

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Piezoelektrický jev (z řeckého piezein (πιέζειν) – tlačit) je schopnost krystalu generovat elektrické napětí při jeho deformování, popřípadě jev opačný, kdy se krystal v elektrickém napětí deformuje. Může se vyskytovat pouze u krystalů, které nemají střed symetrie. Nejznámější piezoelektrickou látkou je monokrystalický křemen, křišťál. Poprvé byl piezoelektrický jev pozorován u Seignettovy soli (tetrahydrát vinanu draselno-sodného).

Vznik piezoelektrického jevu[editovat | editovat zdroj]

Mechanismus vzniku elektrické polarizace při deformaci

Jev lze vysvětlit mikroskopicky: Deformací se ionty opačných nábojů posunou v krystalové mřížce tak, že elektrická těžiště záporných a kladných iontů, která se v nezdeformovaném krystalu nacházejí ve stejném bodě, se od sebe vzdálí. Na určitých plochách krystalu se objeví elektrický náboj.

Při obráceném piezoelektrickém jevu, dochází pod vlivem elektrického pole k deformaci.

Piezolektrickému jevu je podobný jev elektrostrikce. Elektrostrikční jev se však na rozdíl od jevu piezoelektrického projevuje ve všech dielektrických materíálech (dielektrikum) a se změnou znaménka elektrického pole při něm nedochází ke změně směru deformace. [1]

S deformací krystalické mřížky působením vnější síly souvisí i změna měrného elektrického odporu. Tento je označován jako piezorezistivní jev.

Při vysokých teplotách dochází u jakéhokoliv materiálu ke ztrátě piezoelektrických vlastností, protože je narušeno uspořádání iontů. K této změně dochází skokově, podobně jako ke změně skupenství. (Viz fázový přechod.) Přechodová teplota je charakteristická pro daný materiál a nazývá se Curieova teplota.

Využití piezoelektrického jevu[editovat | editovat zdroj]

Historicky bylo piozelektrického jevu využito v léčitelství nebo lékařství ájurvéda (ayurveda) v Indii. Krystaly turmalínu se přikládaly na bolavá místa podél páteře nebo na akupresurní body. Tlakem se zahřívaly a léčily některé neduhy (Turmalíny, největší tajemství mezi drahokamy, R.N. 1996). Piezoelektrický jev byl tedy vypozorován a snad nějak využíván v indické vědě starověku před staletími a tisíciletími.[zdroj?]

Obvykle se udává, že piezoelektrický jev byl objeven v letech 1880 (Pierre a Jacques Curie). [1]

Přímý piezoelektrický jev se využívá např. u zapalovačů, v gramofonových přenoskách, v piezoelektrických mikrofonech. Piezorezistivní jev je využíván například v polovodičových tenzometrech.

Využití obráceného piezoelektrického jevu je založeno na působení elektrického pole na krystal. Je-li pole časově periodicky proměnné s kmitočtem, který odpovídá kmitočtu vlastních elastických kmitů krystalu, vzniká mechanická rezonance. Přímý i obrácený (nepřímý) piezoelektrický jev se využívá například v lékařských sonografech, generujících ultrazvuk. Velmi rozsáhlé možnosti využití pizoelektrického jevu zajistila také oblast digitálních tiskáren. U těchto se momentálně využívá tzv. termo principu (hlavním zástupcem je společnost HP) a právě piezo (Epson). Výhodou piezoelektrické technologie je fakt, že u ní nedochází k zahřívání inkoustu a proto lze tisknout i velmi agresivními médii, jakými jsou solventní (ředidlové) inkousty, UV inkousty (k jejich vytvrzení dochází až po dopadu na tiskové médium pomocí UV záření) a nebo například inkousty, u kterých by při zahřátí v tiskové hlavě došlo k degradaci - sublimační inkousty.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

  1. a b PETRŽÍLKA, Václav; BARTOLOMĚJ, Slavík. Piezoelektřina a její použití v technické praxi. [s.l.] : Jednota českých matematiků a fysiků, 1940.