P?rmbajtja:
Efekti piezoelektrik
Piezoelektrik? - nj?kristal
Kuarci
Turmalin?
krip? Rochelle
Amonium dihidrogjen fosfat
tartrati i kaliumit
Niobati i litiumit
Piezoelektrik? polikristaline
Teksturat piezoelektrike
Qeramika piezoelektrike
Karakteristikat e teknologjis? s? prodhimit t? piezoelementeve qeramike
Materiale piezoqeramike industriale dhe piezoelektrike - polimere
Materialet me baz? titanati barium
Materialet e bazuara n? solucione t? ngurta t? titanatit - zirkonat plumbi
Materiale me baz? metaniobati plumbi
Piezoelektrike - polimere

Efekti piezoelektrik

N? vitin 1756, akademiku rus F. Epinus zbuloi se kur nj? kristal turmalin? nxehet, ngarkesat elektrike shfaqen n? fytyrat e tij. M? von? k?tij fenomeni iu dha emri efekt piroelektrik. F. Epinus supozoi se shkaku i dukurive elektrike t? v?rejtura kur ndryshon temperatura ?sht? ngrohja e pabarabart? e dy sip?rfaqeve, duke ?uar n? shfaqjen e sforcimeve mekanike n? kristal. N? t? nj?jt?n koh?, ai vuri n? dukje se q?ndrueshm?ria n? shp?rndarjen e poleve n? skajet e caktuara t? kristalit varet nga struktura dhe p?rb?rja e tij, k?shtu q? F. Epinus iu afrua zbulimit t? efektit piezoelektrik.

Efekti piezoelektrik n? kristale u zbulua n? vitin 1880 nga v?llez?rit P. dhe J. Curie, t? cil?t v?zhguan shfaqjen e ngarkesave elektrostatike n? sip?rfaqen e pllakave t? prera n? nj? orientim t? caktuar nga nj? kristal kuarci n?n ndikimin e stresit mekanik. K?to ngarkesa jan? proporcionale me stresin mekanik, ndryshojn? shenj? me t? dhe zhduken kur hiqet.

Formimi i ngarkesave elektrostatike n? sip?rfaqen e nj? dielektrike dhe shfaqja e polarizimit elektrik brenda tij si rezultat i ekspozimit ndaj stresit mekanik quhet efekt piezoelektrik i drejtp?rdrejt?.

S? bashku me at? t? drejtp?rdrejt?, ekziston nj? efekt piezoelektrik i kund?rt, i cili konsiston n? faktin se nj? deformim mekanik ndodh n? nj? pllak? t? prer? nga nj? kristal piezoelektrik n?n ndikimin e nj? fushe elektrike t? aplikuar n? t?; P?r m? tep?r, madh?sia e deformimit mekanik ?sht? proporcionale me forc?n e fush?s elektrike.

Efekti piezoelektrik i kund?rt nuk duhet t? ngat?rrohet me fenomenin e elektrostrikcionit, d.m.th., me deformimin e dielektrikut n?n ndikimin e nj? fushe elektrike. Me elektrostrikcionin, ekziston nj? marr?dh?nie kuadratike midis deformimit dhe fush?s, dhe me efektin piezoelektrik, ekziston nj? marr?dh?nie lineare. P?rve? k?saj, elektrostrikcioni ndodh n? nj? dielektrik t? ?do strukture dhe ndodh edhe n? l?ngje dhe gazra, nd?rsa efekti piezoelektrik v?rehet vet?m n? dielektrik? t? ngurt?, kryesisht kristalor?.

Piezoelektriciteti shfaqet vet?m n? ato raste kur deformimi elastik i kristalit shoq?rohet me nj? zhvendosje t? qendrave t? gravitetit t? ngarkesave pozitive dhe negative t? qeliz?s elementare t? kristalit, d.m.th., kur shkakton nj? moment dipoli individual, i cili ?sht? i nevojsh?m. p?r shfaqjen e polarizimit elektrik t? dielektrikut n?n ndikimin e stresit mekanik. N? strukturat q? kan? nj? qend?r simetrie, asnj? deformim uniform nuk mund t? prish? ekuilibrin e brendsh?m t? rrjet?s kristalore dhe, p?r rrjedhoj?, vet?m 20 klasa kristalesh q? nuk kan? nj? qend?r simetrie jan? piezoelektrike. Mungesa e nj? qendre simetrie ?sht? nj? kusht i domosdosh?m, por jo i mjaftuesh?m p?r ekzistenc?n e efektit piezoelektrik, dhe p?r k?t? arsye jo t? gjith? kristalet acentrike e kan? at?.

Efekti piezoelektrik nuk mund t? v?rehet n? dielektrik? t? ngurt? amorfe dhe kriptokristaline (pothuajse izotropike), pasi kjo bie ndesh me simetrin? e tyre sferike. P?rjashtim ?sht? kur ato b?hen anizotropike n?n ndikimin e forcave t? jashtme dhe n? k?t? m?nyr? marrin pjes?risht vetit? e kristaleve t? vetme. Efekti piezoelektrik ?sht? gjithashtu i mundur n? disa lloje tekstesh kristalore.

Deri m? tani, efekti piezoelektrik nuk ka gjetur nj? p?rshkrim t? k?naqsh?m sasior brenda korniz?s s? teoris? moderne atomike t? rrjet?s kristalore. Edhe p?r strukturat e tipit m? t? thjesht? ?sht? e pamundur q? edhe p?raf?rsisht t? llogaritet renditja e konstantave piezoelektrike.

Aktualisht, ?sht? zhvilluar nj? teori fenomenologjike e efektit piezoelektrik, duke lidhur deformimet dhe sforcimet mekanike me fush?n elektrike dhe polarizimin n? kristale. ?sht? krijuar nj? sistem parametrash q? p?rcaktojn? efektivitetin e kristalit si piezoelektrik. Moduli piezoelektrik (piezomoduli) d p?rcakton polarizimin e kristalit (ose densitetin e ngarkes?s) n? nj? stres t? caktuar mekanik t? aplikuar; konstanta piezoelektrike p?rcakton forcat mekanike q? lindin n? nj? kristal t? mb?rthyer n?n ndikimin e nj? fushe elektrike; konstanta piezoelektrike g karakterizon tensionin elektrik n? nj? qark t? hapur n? nj? stres t? caktuar mekanik; dhe s? fundi, konstanta piezoelektrike h p?rcakton tensionin elektrik n? nj? qark t? hapur p?r nj? deformim t? caktuar mekanik. K?to konstante jan? sasi t? lidhura dhe jan? t? lidhura me nj?ra-tjetr?n nga relacione q? p?rfshijn? konstante elastike dhe konstante dielektrike t? kristaleve, k?shtu q? mund t? p?rdoret secila prej tyre. Moduli piezoelektrik m? i p?rdorur ?sht? d. Konstantet piezoelektrike jan? tensor?, dhe p?r k?t? arsye ?do kristal mund t? ket? disa piezomodule t? pavarura.

N? p?rgjith?si, ekuacioni p?r efektin piezoelektrik t? drejtp?rdrejt? n?n ndikimin e nj? stresi mekanik uniform Tr shkruhet si m? posht?:

Ku Pi ?sht? komponenti i vektorit t? polarizimit; dir - piezomodul; Tr ?sht? komponenti i stresit mekanik.

Ekuacioni i efektit piezoelektrik t? anasjellt? shkruhet si m? posht?:

Ku Xi ?sht? komponenti elastik i deformimit; Er ?sht? komponenti i forc?s s? fush?s elektrike.

?do piezoelektrik ?sht? nj? dh?n?s elektromekanik, k?shtu q? karakteristik? e r?nd?sishme e tij ?sht? koeficienti i bashkimit elektromekanik r. Katrori i k?tij koeficienti paraqet raportin e energjis? s? manifestuar n? form? mekanike p?r nj? lloj t? caktuar deformimi me energjin? totale elektrike t? marr? n? hyrje nga burimi i energjis?.

N? shum? raste, piezoelektrik?t jan? thelb?sor? p?r shkak t? vetive t? tyre elastike, t? cilat p?rshkruhen nga moduli elastik C (Moduli i ri Eyu) ose nga sasit? e tyre t? kund?rta - konstantet elastike S.

Kur p?rdoren element? piezoelektrik? si rezonator?, n? disa raste futet nj? koeficient frekuence, i cili ?sht? produkt i frekuenc?s rezonante t? elementit piezoelektrik dhe madh?sis? gjeometrike q? p?rcakton llojin e dridhjes. Kjo vler? ?sht? proporcionale me shpejt?sin? e z?rit n? drejtim t? p?rhapjes s? val?ve elastike n? elementin piezoelektrik.

Aktualisht, njihen shum? substanca (m? shum? se 500) q? kan? demonstruar aktivitet piezoelektrik. Megjithat?, vet?m disa prej tyre gjejn? zbatim praktik.

Piezoelektrik? - nj?kristal

Kuarci. Kuarci ?sht? nj? mineral i p?rhapur n? natyr? n?n nj? temperatur? prej 573 Celsius, ai kristalizohet n? klas?n trigonale-trapezoedrale t? sistemit gjasht?k?ndor. I p?rket klas?s enantiomorfike dhe gjendet n? natyr? n? dy modifikime: djathtas dhe majtas.

P?rb?rja kimike e kuarcit ?sht? dioksidi i silikonit anhydrous (SiO2) me pesh? molekulare 60,06.

Kuarci ?sht? nj? nga mineralet m? t? v?shtira dhe ka rezistenc? t? lart? kimike.

Format e jashtme t? kristaleve natyrore t? kuarcit jan? shum? t? ndryshme. Forma m? e zakonshme ?sht? nj? kombinim i nj? prizmi gjasht?k?ndor dhe rombohedroneve (fytyrat piramidale). Faqet e prizmit zgjerohen drejt baz?s s? kristalit dhe kan? hije horizontale n? sip?rfaqe.

Kuarci i p?rshtatsh?m p?r p?rdorim n? pajisjet piezoelektrike gjendet n? natyr? n? form?n e kristaleve, fragmenteve t? tyre dhe guralecave t? rrumbullakosura. Ngjyra varion nga pangjyr?-transparente (kristal shk?mb) n? t? zez? (morion).

N? m?nyr? tipike, kristalet natyrale t? kuarcit p?rmbajn? defekte t? ndryshme q? ulin vler?n e tyre. Defektet p?rfshijn? p?rfshirjen e mineraleve t? huaja (klorit rutil), ?arje, flluska, fantazma, gjilp?ra blu, vija dhe binjak?.

Aktualisht, s? bashku me ato natyrore, p?rdoren kristalet sintetike t? kuarcit, t? rritura n? autoklava n? temperatura dhe presione t? ngritura nga solucione alkaline t? ngopura me dioksid silikoni.

Vetit? piezoelektrike t? kuarcit p?rdoren gjer?sisht n? teknologji p?r t? stabilizuar dhe filtruar frekuencat e radios, p?r t? gjeneruar dridhje tejzanor dhe p?r t? matur sasit? mekanike (piezometria).

Turmalin?. Turmalina kristalizohet n? klas?n trigonal-piramidale t? sistemit trigonal. Kristalet jan? prizmatik? me ?elje gjat?sore, t? zgjatura, shpesh n? form? gjilp?re.

P?r sa i p?rket p?rb?rjes kimike, turmalina ?sht? nj? borosilikat kompleks alumini me papast?rti t? magnezit, hekurit ose metaleve alkali (Na, Li, K).

Ngjyra varion nga e zeza n? jeshile, gjithashtu e kuqe n? t? vetme, m? rrall? pa ngjyr?. Kur f?rkohet, ai elektrizohet dhe ka nj? efekt t? fort? piroelektrik.

Turmalina ?sht? e p?rhapur n? natyr?, por n? shumic?n e rasteve kristalet jan? plot me t? ?ara. Kristalet pa defekte t? p?rshtatshme p?r rezonator?t piezoelektrik? jan? t? rrall?.

Avantazhi kryesor i turmalin?s ?sht? vlera m? e lart? e koeficientit t? pjessh?m n? krahasim me kuarcin. P?r shkak t? k?saj, si dhe p?r shkak t? forc?s m? t? madhe mekanike t? turmalin?s, ?sht? e mundur t? prodhohen rezonator? p?r frekuenca m? t? larta.

Aktualisht, turmalina pothuajse nuk p?rdoret p?r prodhimin e rezonator?ve piezoelektrik? dhe ka p?rdorim t? kufizuar p?r matjen e presionit hidrostatik.

Krip? Rochette. Kripa Rochelle kristalizohet n? klas?n rombotetraedrale t? sistemit rombik. P?rkat?sia n? klas?n enantiomorfike p?rcakton mund?sin? teorike t? ekzistenc?s s? kristaleve djathtas dhe majtas t? krip?s Rochelle. Megjithat?, kristalet e krip?s Rochelle t? marra nga mbeturinat e prodhimit t? ver?s jan? vet?m n? an?n e djatht?.

P?r t'u mbrojtur nga lag?shtia, piezoelement?t e b?r? nga kripa Rochelle jan? t? veshura me filma t? holl? llak.

Elementet piezoelektrike t? b?ra nga kripa Rochelle u p?rdor?n gjer?sisht n? pajisjet q? funksionojn? n? nj? interval relativisht t? ngusht? t? temperatur?s, n? ve?anti, n? marrjen e z?rit. Sidoqoft?, aktualisht ato jan? z?vend?suar pothuajse plot?sisht nga element? piezoelektrik? qeramik?.

Amonium dihidrogjen fosfat. Amonium dihidrogjen fosfati kristalizohet n? sistemin tetragonal. Kristalet jan? nj? kombinim i nj? piramide tetragonale dhe nj? prizmi.

Kristalet e dihidrogjen fosfatit nuk p?rmbajn? uj? t? kristalizuar dhe nuk dehidratohen. Me lag?shti relative prej 93%, kristalet fillojn? t? thithin lag?shtin? dhe t? treten.

Fosfati dihidrogjen i amonit shkrihet n? nj? temperatur? prej 190 grad? Celsius, por mbi 100 grad? amoniaku fillon t? avulloj? nga sip?rfaqja e kristalit. Kjo kufizon kufirin e sip?rm t? temperaturave t? funksionimit.

Aktualisht, p?r shkak t? zhvillimit t? gjer? t? qeramik?s piezoelektrike, p?rdorimi i dihidrogjen fosfatit t? amonit ?sht? i kufizuar.

tartrati i kaliumit. Tartrati i kaliumit (simboli VK) kristalizohet n? nj? sistem me nj? kristal.

Rezonator?t e b?r? nga VC kan? faktor? t? cil?sis? s? lart? dhe koeficient?t e lidhjes elektromekanike. Ata mund t? z?vend?sojn? kuarcin n? filtrat n? distanca t? gjata.

Niobati i litiumit. Niobati i litiumit ?sht? nj? kristal sintetik q? kristalizohet n? klas?n ditrigonal-piramidale t? sistemit rombohedral.

Niobati i litiumit ?sht? i patretsh?m n? uj?, nuk dekompozohet n? temperatura t? larta dhe ka forc? t? lart? mekanike. P?r sa i p?rket vetive elektrike, ?sht? nj? ferroelektrik me nj? temperatur? Curie prej rreth 1200 grad? Celsius.

P?r shkak t? vetive t? larta piezoelektrike dhe mekanike, duke p?rfshir? faktorin e cil?sis? s? lart?, niobati i litiumit ?sht? nj? material premtues p?r prodhimin e konvertuesve p?r q?llime t? ndryshme. Filmat e holl? (rreth nj? mikromet?r t? trash?) t? niobatit t? litiumit, t? marra nga sp?rkatja e katod?s n? vakum, jan? tekstura polikristaline t? orientuara q? mund t? p?rdoren si emetues dhe marr?s t? dridhjeve tejzanor n? rangun e mikroval?ve.

Piezoelektrik? polikristaline.

Teksturat piezoelektrike. Teksturat, t? cilat jan? nj? grup kristalesh piezoelektrike t? orientuara n? nj? m?nyr? t? caktuar n? hap?sir? dhe pa nj? qend?r simetrie, mund t? ken? nj? efekt piezoelektrik. Efekti piezoelektrik n? teksturat e krip?s Rochelle u zbulua nga A.V. Ai gjithashtu vendosi parimet baz? t? efektit piezoelektrik n? media t? ngjashme. Teksturat piezo t? krip?s Rochelle, t? marra nga aplikimi i krip?s s? shkrir? Rochelle n? nj? substrat duke p?rdorur nj? fur??, kan? nj? piezomodul d14 t? krip?s Rochelle.

Aktualisht, tekstura t? tilla nuk jan? me interes praktik. Tekstura imebt me vler? m? t? lart? e bazuar n? qeramik? piezoelektrike t? polarizuara.

Qeramika piezoelektrike. Vetit? ferroelektrike t? materialeve t? tilla p?rcaktojn? mund?sin? e efektit piezoelektrik. N?n ndikimin e nj? fushe elektrike konstante, disa nga domenet jan? t? orientuara n? drejtim t? fush?s s? aplikuar. Pasi t? hiqet fusha e jashtme, shumica e domeneve mbahen n? pozicionin e tyre t? ri p?r shkak t? fush?s s? brendshme, e cila lind si rezultat i orientimit paralel t? drejtimeve t? polarizimit t? domeneve. Fal? k?saj, qeramika b?het nj? struktur? polare, e cila ka nj? efekt piezoelektrik.

Teknologjia qeramike p?r prodhimin e piezoelementeve nuk imponon kufizime themelore n? form?n dhe madh?sin? e tyre. K?to rrethana, si dhe vlerat e larta t? karakteristikave piezoelektrike, kan? b?r? q? piezoelementet qeramike t? p?rdoren gjer?sisht n? teknologji, ve?an?risht n? pajisjet p?r emetimin dhe marrjen e vibrimeve tejzanor.

Karakteristikat e teknologjis? s? prodhimit t? piezoelementeve qeramike. Nj? tipar dallues i procesit t? prodhimit t? produkteve piezoqeramike ?sht? polarizimi i tyre nga nj? fush? elektrike e fort? konstante, e cila zakonisht aplikohet pas aplikimit t? elektrodave n? nj? pjes? t? pun?s t? sinteruar t? marr? me nj? nga metodat e teknologjis? qeramike.

Materiale piezoqeramike industriale dhe polimere piezoqeramike.

Materialet me veti t? ndryshme ndahen n? marka (sipas p?rb?rjes dhe karakteristikave) dhe grupeve funksionale (sipas q?llimit).

Materialet e grupit funksional 1 p?rdoren p?r prodhimin e element?ve piezoelektrik? shum? t? ndjesh?m q? veprojn? n? m?nyr?n e marrjes ose l?shimit t? dridhjeve mekanike. Materialet e grupit funksional 2 jan? t? destinuara p?r piezoelemente q? veprojn? n? kushte t? fushave t? forta elektrike ose stresit t? lart? mekanik. Materialet e grupit funksional 3 p?rdoren p?r prodhimin e piezoelementeve me q?ndrueshm?ri t? rritur t? frekuencave rezonante n? var?si t? temperatur?s dhe koh?s, dhe materialet e grupit funksional 4 p?rdoren p?r piezoelemente me temperatur? t? lart?.

Le t? shqyrtojm? tani vetit? e llojeve t? ndryshme t? piezoceramik?s.

Materialet e bazuara n? titanat barium. Titanati i bariumit ?sht? ferroelektrik. Piezokeramika e titanatit t? bariumit (TB-1) p?rdoret gjer?sisht p?r prodhimin e konvertuesve, t? cil?t nuk i n?nshtrohen k?rkesave strikte p?r temperatur?n dhe q?ndrueshm?rin? kohore t? karakteristikave. Mungesa e komponent?ve t? paq?ndruesh?m n? formulimin e titanatit t? bariumit gjat? pjekjes dhe thjesht?sia e teknologjis? p?r prodhimin e elementeve piezoelektrike e b?jn? k?t? material ende t? p?rhapur n? teknologji.

Materialet e bazuara n? solucione t? ngurta t? titanatit - zirkonat plumbi. Tret?sirat e ngurta t? titanatit t? plumbit kan? karakteristika shum? t? larta piezoelektrike. N? baz? t? k?tyre solucioneve t? ngurta, u zhvilluan nj? s?r? materialesh teknologjike piezoqeramike, t? koduara PZT (jasht? PZT).

Teknologjia p?r prodhimin e produkteve nga materiale t? tilla si PZT ?sht? e nd?rlikuar nga fakti se ato p?rmbajn? oksid plumbi, i cili avullohet pjes?risht gjat? ndezjes n? temperatur? t? lart?, gj? q? ?on n? riprodhueshm?ri t? dob?t t? vetive. Prandaj, ndezja e boshll?qeve t? elementit piezoelektrik kryhet n? nj? atmosfer? avulli t? oksidit t? plumbit, p?r t? cilin boshll?qet vendosen n? kapsula t? mbyllura fort q? p?rmbajn? nj? mbushje t? p?rb?rjeve t? oksidit t? plumbit. Megjithat?, karakteristikat e larta t? k?tij lloji t? materialeve i b?jn? ato shum? t? zakonshme p?r prodhimin e dh?n?sve piezoelektrik? p?r q?llime t? ndryshme: p?r pajisje elektroakustike, teknologji tejzanor, piezometri, si dhe disa lloje t? filtrave t? radios.

Materiale t? bazuara n? metaniobat plumbi. Tret?sirat e ngurta t? metaniobateve t? plumbit dhe bariumit kan? nj? pik? Curie t? lart?. Materialet e bazuara n? to jan? t? q?ndrueshme n? nj? gam? t? gjer? temperaturash t? moduleve piezoelektrike dhe frekuencave t? rezonanc?s. Teknologjia p?r prodhimin e produkteve prej tyre ?sht? m? e thjesht? sesa nga materialet e mark?s PZT, pasi oksidi i plumbit i p?rfshir? n? qeramik?n niobate ?sht? praktikisht i paq?ndruesh?m gjat? pjekjes.

Piezoelektrik?t jan? polimere. Disa materiale polimer n? form?n e filmave t? orientuar mekanikisht t? polarizuara n? nj? fush? elektrike kan? tekstura polare n? t? cilat v?rehet nj? efekt piezoelektrik. Midis tyre, fluoridi poliviniliden (PVDF) ?sht? me interes praktik. Kur filmat t?rhiqen nga ky polimer me 300...400%, ato orientohen p?r t? formuar nj? konformacion t? ve?ant?, i cili, pas polarizimit n? nj? fush? t? fort? elektrike, fiton nj? efekt piezoelektrik.

Referencat:

Manuali i Materialeve Elektrike V?llimi 3

Planifikoni

Prezantimi

1. P?rshkrimi i efektit piezoelektrik

a) Struktura kristalore e efektit

b) Konsiderata e modelit

2. Deformimet kristalore

3. Efekti i anasjellt? piezoelektrik

4. Mekanizmi fizik i efektit t? anasjellt? piezoelektrik

5. Vetit? e kristaleve piezoelektrike

6. Zbatimi i efektit

konkluzioni

Let?rsia

Prezantimi

Tema e pun?s sime t? kursit ?sht? "Piezoelektriciteti". Zgjodha k?t? tem? sepse piezoelektriciteti ?sht? nj? fenomen interesant. Deri m? tani kemi marr? parasysh polarizimin e dielektrik?ve t? shkaktuar nga nj? fush? elektrike e jashtme. N? disa kristale, polarizimi mund t? ndodh? pa nj? fush? t? jashtme n?se kristali i n?nshtrohet deformimit mekanik. Ky fenomen, i zbuluar n? 1880 nga Pierre dhe Jacques Curie, u quajt "efekti piezoelektrik". N? dit?t e sotme, piezoelektriciteti ka gjetur aplikimin e tij n? lloje t? ndryshme t? aktiviteteve njer?zore. U p?rpoqa t? m?soja m? shum? p?r natyr?n e k?tij fenomeni dhe zbatimin e tij. Nj? arsye tjet?r p?r zgjedhjen e k?saj teme t? ve?ant? ishte se ky efekt p?rdoret n? shum? pajisje si mikrofona, telefona, hidrofona.

P?r t? studiuar k?t? tem?, p?rdora literatur?n e m?poshtme: S.G. Kallashnikov “Elektrike”, D.V. Sivukhin "Kursi i p?rgjithsh?m i fizik?s: Energjia Elektrike V?llimi 3",

1. P?rshkrimi i efektit piezoelektrik

N? shum? kristale, kur shtrihen dhe ngjeshen n? drejtime t? caktuara, ndodh polarizimi elektrik. Si rezultat, ngarkesat elektrike t? t? dy shenjave shfaqen n? sip?rfaqet e tyre. Ky fenomen quhet efekti i drejtp?rdrejt? piezoelektrik. M? pas u vu re n? kristalet e turmalin?s, p?rzierjes s? zinkut, kloratit t? natriumit, acidit tartarik, sheqerit t? kallamit, krip?s Rochelle, titanatit t? bariumit dhe shum? substancave t? tjera. Vet?m kristalet jonike mund t? ken? veti piezoelektrike. N?se rrjetat kristalore t? joneve pozitive dhe negative nga t? cilat jan? nd?rtuar kristale t? tilla deformohen ndryshe n?n ndikimin e forcave t? jashtme, at?her? ngarkesat elektrike t? shenjave t? ndryshme shfaqen n? vende t? kund?rta n? sip?rfaqen e kristalit. Ky ?sht? efekti piezoelektrik. Me deformim uniform, efekti piezoelektrik v?rehet kur ka nj? ose m? shum? akse (drejtime) polare n? kristal. Boshti polar (drejtimi) i nj? kristali kuptohet si ?do vij? e drejt? e t?rhequr p?rmes kristalit, t? dy skajet e s? cil?s jan? t? pabarabarta, dometh?n? t? pa k?mbyeshme. Me fjal? t? tjera, kur kristali rrotullohet 180° rreth ?do boshti pingul me at? polar, ai nuk p?rputhet me vetveten. N? p?rgjith?si, q? efekti piezoelektrik t? ekzistoj? n?n deformim uniform, kristali nuk duhet t? ket? qend?r simetrie. N? t? v?rtet?, n?se nj? kristal i padeformuar do t? kishte nj? qend?r simetrie, at?her? kjo e fundit do t? ruhej edhe me deformim uniform t? kristalit. Nga ana tjet?r, n? nj? kristal t? polarizuar elektrik ekziston nj? drejtim i ve?ant?, p?rkat?sisht drejtimi i vektorit t? polarizimit. N?se ka nj? t? till?, kristali nuk mund t? ket? nj? qend?r simetrie. Kontradikta q? rezulton v?rteton deklarat?n ton?. Nga 32 klasat e kristalit, 21 klasa nuk kan? nj? qend?r simetrie. N? nj?r?n prej tyre, megjithat?, kombinimi i element?ve t? tjer? t? simetris? e b?n t? pamundur edhe efektin piezoelektrik. K?shtu, vetit? piezoelektrike v?rehen n? 20 klasa kristalore.

A)Efekti i struktur?s kristalore

Le t? shqyrtojm? efektin piezoelektrik duke p?rdorur shembullin e nj? kristal kuarci - kristal piezoelektrik m? i r?nd?sish?m, i cili ka gjetur aplikime t? gjera shkencore dhe teknike p?r shkak t? vetive t? tij t? shk?lqyera mekanike dhe elektrike. N? temperatura dhe presione t? zakonshme, kuarci ndodh n? t? ashtuquajturat

- modifikime. Kristali i kuarcit (Fig. 1) i p?rket sistemit trigonal dhe ka tre boshte simetrie t? rendit t? dyt?, t? treguara n? Fig. 1 p?rmes , , .

Ato jan? boshtet polare t? kristalit. Secila prej tyre lidh skajet e kund?rta, por t? pabarabarta t? nj? prizmi gjasht?k?ndor. Pabarazia e k?tyre skajeve ?sht? e dukshme nga fakti se skajet e nj?r?s prej tyre jan? ngjitur me skajet e vogla, t? treguara n? figur? me shkronjat a dhe b, nd?rsa skajet e skajit tjet?r nuk kan? buz? t? tilla. Boshti i kat?rt

?sht? boshti i rendit t? tret? t? simetris?. Quhet bosht optik, pasi rrotullimi i kristalit rreth k?tij boshti n? asnj? k?nd nuk ka asnj? efekt n? p?rhapjen e drit?s n? kristal.

Kur ndikimet mekanike aplikohen n? nj? kristal kuarci, ngarkesat elektrike t? kund?rta shfaqen n? skajet e boshtit polar (m? sakt?, n? faqet pingul me t?). Nuk ?sht? e nevojshme q? forcat e jashtme t? aplikuara t? veprojn? n? drejtim t? boshtit polar n? fjal?. ?sht? e nevojshme vet?m q?, si rezultat i veprimit t? forcave t? jashtme, t? ndodh? tensioni ose ngjeshja p?rgjat? k?tij boshti.

N? temperatura deri n? 200 °C, vetit? piezoelektrike t? kuarcit jan? praktikisht t? pavarura nga temperatura. Me nj? rritje t? m?tejshme t? temperatur?s, efekti piezoelektrik zvog?lohet ngadal?. N? 576 °C

-Kuarci p?son nj? transformim fazor dhe kalon n? modifikim. Kristalet e kuarcit i p?rkasin sistemit gjasht?k?ndor, dhe p?r k?t? arsye fenomenet piezoelektrike nuk v?rehen n? to n? p?rputhje me at? q? u tha m? sip?r. Me nj? ulje t? kund?rt t? temperatur?s, struktura origjinale e kuarcit restaurohet, dhe ky restaurim ndodh n? nj? temperatur? pak m? t? ul?t se ajo origjinale (histerez?). M? posht? po flasim p?r kuarcin.

b)Konsiderata e modelit

Shfaqja e efektit piezoelektrik ?sht? e leht? p?r t'u kuptuar duke p?rdorur konsiderat?n e modelit t? propozuar Meissner. Formula kimike e kuarcit ?sht?

. Rrjeta e saj kristalore p?rb?het nga jone pozitive t? silikonit dhe jone negative t? oksigjenit. ?do jon silikoni mbart kat?r ngarkesa elementare dhe ?do jon oksigjeni dy. Me nj? p?rafrim t? par?, mund t? imagjinohet se jonet e silikonit dhe oksigjenit ndodhen n? qeliza gjasht?k?ndore, nj?ra prej t? cilave ?sht? paraqitur n? Fig. 2, kur shikoni kristalin p?rgjat? boshtit optik (pingul me rrafshin e vizatimit). Jonet e silikonit p?rshkruhen si topa t? m?dhenj 1,2,3, jonet e oksigjenit - t? vegj?l. Ato dhe jonet e tjera jan? t? renditura n? nj? spirale, drejtimi i rrotullimit t? s? cil?s p?rcaktohet nga i cili merret kuarci: majtas ose djathtas (Fig. 1 dhe 2 i referohen kuarcit t? majt?). Joni i silikonit 3 shtrihet pak m? thell? se joni 2, dhe joni 2 ndodhet m? thell? se joni 1. Vendndodhja e joneve t? oksigjenit nuk k?rkon shpjegime shtes?. N? p?rgjith?si, qeliza ?sht? elektrikisht neutrale dhe nuk ka moment dipoli elektrik.

P?r t? thjeshtuar arsyetimin ton?, le t? z?vend?sojm? ?do pal? jonesh oksigjeni fqinj? me nj? jon negativ me ngarkes? t? dyfisht?. Do t? arrijm? n? nj? model t? thjeshtuar t? qelizave t? paraqitur n? Fig. 3a). N?se nj? qeliz? e till? i n?nshtrohet ngjeshjes p?rgjat? boshtit polar

(Fig. 3b)), m? pas joni i silikonit 3 dhe joni i oksigjenit 4 do t? futen midis joneve an?sore q? i rrethojn?. Si rezultat, ngarkesat negative do t? shfaqen n? planin A t? pllak?s, dhe ngarkesat pozitive n? planin B (efekti piezoelektrik gjat?sor). Kur kompresohet n? drejtimin an?sor, d.m.th. pingul me boshtet polare dhe optike (Fig. 3c)), jonet e silikonit 1 dhe 2 marrin zhvendosje identike, por t? drejtuara n? m?nyr? t? kund?rt n? qeliz?. Jonet e oksigjenit 5 dhe 6 sillen n? t? nj?jt?n m?nyr?.

N? k?t? rast, simetria e qeliz?s n? lidhje me rrafshin q? kalon n? mes midis planeve C dhe D ruhet dhe nuk lindin ngarkesa n? k?to plane. Sidoqoft?, joni i silikonit 3 dhe joni i oksigjenit 4 zhvendosen nga jasht?. P?r shkak t? k?saj, shfaqet nj? moment dipol, i drejtuar drejt an?s pozitive t? boshtit polar

. Nj? ngarkes? pozitive shfaqet n? planin A, dhe nj? ngarkes? negative shfaqet n? planin B (efekti piezoelektrik t?rthor). Pra, shenjat e ngarkesave n? efektet gjat?sore dhe t?rthore jan? t? kund?rta. Nga modeli n? shqyrtim ?sht? gjithashtu e qart? se z?vend?simi i ngjeshjes me tension ?on n? nj? ndryshim t? shenjave t? ngarkesave elektrike gjat? efektit piezoelektrik dhe se polarizimi ?sht? proporcional me deformimin e kristalit (kur deformimet jan? t? vogla). Dhe meqen?se midis deformimit dhe forc?s sipas ligjit Hooke(1635-1703) ekziston proporcionalitet i drejtp?rdrejt?, at?her? polarizimi i kristalit gjat? efektit piezoelektrik duhet t? jet? gjithashtu proporcional me forc?n e aplikuar. S? fundi, nga modeli ?sht? e qart? se ngjeshja ose shtrirja e kristalit n? drejtim t? boshtit optik nuk shoq?rohet me asnj? efekt piezoelektrik. T? gjitha k?to p?rfundime konfirmohen nga p?rvoja.

Efekti piezoelektrik (efekti piezoelektrik) v?rehet n? kristalet e disa substancave q? kan? nj? simetri t? caktuar. Mineralet piezoelektrike m? t? zakonshme n? natyr? p?rfshijn? kuarcin, turmalin?n, sfaleritin dhe nefelin?n. Disa dielektrik? polikristaline me struktur? t? renditur (materiale qeramike dhe polimere) kan? efektin piezoelektrik. Dielektrik?t q? kan? efekt piezoelektrik quhenpiezoelektrike.

Oriz. 1

Forcat e jashtme mekanike, q? veprojn? n? drejtime t? caktuara mbi nj? kristal piezoelektrik, shkaktojn? jo vet?m deformim mekanik n? t? (si n? ?do trup t? ngurt?), por edhe polarizim elektrik, pra shfaqjen e ngarkesave elektrike t? shenjave t? ndryshme n? sip?rfaqet e tij (Fig. 1a, F- forcat vepruese, P - vektori i polarizimit elektrik). Kur forcat mekanike jan? n? drejtim t? kund?rt, shenjat e ngarkesave ndryshojn?(Fig. 1b). Ky fenomen quhetefekt piezoelektrik i drejtp?rdrejt?(Fig. 2a).

Oriz. 2

Por Efekti piezoelektrik ?sht? i kthyesh?m. Kur nj? piezoelektrik ekspozohet ndaj nj? fushe elektrike n? drejtimin e duhur, n? t? ndodhin deformime mekanike (Fig. 1c).Kur drejtimi i fush?s elektrike ndryshon, deformimet ndryshojn? n? p?rputhje me rrethanat(Fig. 1 d). Ky fenomen quhetefekti i kund?rt piezoelektrik(Fig. 2b) .

Efekti piezoelektrikshpjegohet si m? posht?. N? rrjet?n kristalore, p?r shkak t? mosp?rputhjes s? qendrave t? joneve pozitive dhe negative, ekziston nj? ngarkes? elektrike v?llimore. N? munges? t? nj? fushe elektrike t? jashtme, ky polarizim nuk shfaqet, pasi kompensohet nga ngarkesat n? sip?rfaqe. Kur kristali deformohet, jonet pozitive dhe negative t? rrjet?s zhvendosen n? raport me nj?ri-tjetrin dhe momenti elektrik i kristalit ndryshon n? p?rputhje me rrethanat, gj? q? shkakton shfaqjen e potencialeve n? sip?rfaqe. ?sht? ky ndryshim n? ?ift rrotullues elektrik q? manifestohet n? efektin piezoelektrik. Efekti piezoelektrik varet jo vet?m nga madh?sia e ndikimit mekanik ose elektrik, por edhe nga natyra dhe drejtimi i forcave n? lidhje me boshtet kristalografike t? kristalit.

Deformimet e piezoelektrikut q? rezultojn? nga efekti piezoelektrik jan? t? par?nd?sishme n? vler? absolute. P?r shembull, nj? pllak? kuarci 1 mm e trash? n?n ndikimin e nj? tensioni prej 100 V ndryshon trash?sin? e saj me vet?m 0,23 mikron. Par?nd?sia e deformimit t? piezoelektrik?ve shpjegohet me ngurt?sin? e tyre shum? t? lart?.

Efektet piezoelektrike t? drejtp?rdrejta dhe t? anasjellta jan? lineare dhe p?rshkruhen nga var?sit? lineare q? lidhin polarizimin elektrik P me stresin mekanik g:

Р=ag (1).

Kjo var?si quhet ekuacioni i efektit piezoelektrik t? drejtp?rdrejt?. Koeficienti i proporcionalitetit a quhet moduli piezoelektrik (moduli piezoelektrik). Sh?rben si mas? e efektit piezoelektrik. Efekti piezoelektrik i anasjellt? p?rshkruhet nga var?sia

r=aE (2),

ku r ?sht? deformim;

E ?sht? forca e fush?s elektrike.

Oriz. 3

Moduli piezoelektrik a p?r efekte t? drejtp?rdrejta dhe t? kund?rta ka t? nj?jt?n vler?. Emituesit piezoelektrik? nuk kan? kontakte mekanike dhe p?rb?hen nga nj? element qeramik i montuar n? nj? disk metalik (Fig. 3).Dridhja e diskut shkaktohet nga voltazhi i aplikuar n? t?. Nj? tension i alternuar i nj? frekuence t? caktuar krijon nj? sinjal zanor. Emituesit piezoelektrik? nuk i n?nshtrohen konsumit mekanik t? elementeve strukturor?, kan? konsum t? ul?t t? energjis? dhe nuk kan? zhurm? elektrike. Me ndihm?n e piezoceramik?s, ?sht? e mundur t? merret nj? v?llim i konsideruesh?m i z?rit. Disa mostra t? transduktor?ve piezoqeramik? mund t? zhvillojn? presion t? z?rit n? nj? distanc? prej 1 m deri n? 130 dB (niveli i pragut t? dhimbjes)

Oriz. 4

Emituesit piezoelektrik? jan? n? dispozicion n? dy modifikime:

- Konvertuesit "t? past?r" (pa nj? qark kontrolli) - k?mbanat piezo;
- emetuesit me nj? qark kontrolli (me nj? gjenerator t? integruar) - sirena.

N? m?nyr? q? konvertuesit e llojit t? par? t? gjenerojn? tinguj, k?rkohen sinjale kontrolli t? gjeneruara (val? sinus ose val? katrore e nj? frekuence t? caktuar t? specifikuar p?r nj? model specifik konverteri). Emituesit me nj? gjenerator t? integruar k?rkojn? vet?m nj? nivel t? caktuar tensioni. Pajisjet e tilla jan? t? disponueshme p?r tensione nominale nga 1 deri n? 250 V (DC dhe AC).

P?r shembull, zile piezoqeramike (piezo sirmarr?) ZP-1 (Fig. 4)p?rb?het nga dy blloqe piezoelektrike, membrana e secilit prej t? cilave ?sht? b?r? n? form?n e nj? pllake t? cek?t me nj? diamet?r t? jasht?m 32 mm. Pllakat grumbullohen kund?r-palosje dhe bashkohen p?rgjat? kufirit t? jasht?m. Piezoelementet n? zile jan? t? lidhura n? at? m?nyr? q? kur aplikohet nj? tension i alternuar, sip?rfaqet e pllakave ose konvergojn? ose divergjojn?, d.m.th. zonat e ngjeshjes dhe rrallimit formohen n? t? dy an?t e kamban?s. Frekuenca rezonante e ziles ?sht? 2 kHz.

Oriz. 5

Prodhon nj? presion z?ri prej 75 dB n? nj? distanc? prej 1 m n? nj? tension n? frekuenc?n rezonante prej 10 V. Kjo zile l?shon val? zanore n? m?nyr? t? barabart? n? t? dy gjysm?hap?sirat. N? tabel?n 1jan? dh?n? parametrat e emetuesve t? tjer? piezo, pamja e t? cil?ve ?sht? paraqitur n? figur?n 5. N? Fig.6 paraqiten karakteristikat amplitud?-frekuenc? t? piezoelementeve: PVA-1- Fig.6a dhe ZP-5 - Fig.6b.

Tabela 1 karakteristikat e emetuesve piezo

Lloji	Tingull presion, DB	Duke punuar tension,	Rezonante frekuenca, kHz	Dimensionet, mm
				Diametri	Lart?sia
ZP-1			1...3
ZP-3			4,1 ± 0,05	42,7
ZP-4			4,1±0,05
ZP-5			1...3
ZP-6			4,1±0,05
ZP-18			4,1 ± 0,05
ZP-19
ZP-22*			1 ...3,5
ZP-25			4,1 ± 0,05
ZP-31
PVA-1
PPA-1

Sh?nim: * - projektuar p?r t? funksionuar n? modalitetin vet?l?kund?s.

Oriz. 6, karakteristikat amplitud?-frekuenc? t? piezoelementeve

A. Kashkarov

Nj? studim i vetive t? dielektrik?ve t? ngurt? ka treguar se disa prej tyre polarizohen jo vet?m me ndihm?n e nj? fushe elektrike, por edhe gjat? deformimit n?n ndikimet mekanike mbi to.

Polarizimi i nj? dielektriku n?n veprim mekanik quhet efekti i drejtp?rdrejt? piezoelektrik. Ky efekt ?sht? i natyrsh?m n? kristalet e kuarcit dhe t? gjitha segmentoelektrik?t. P?r ta v?zhguar at?, nga kristali pritet nj? paralelipiped drejtk?ndor, skajet e t? cilit duhet t? orientohen n? nj? m?nyr? t? p?rcaktuar rrept?sisht n? lidhje me kristalin. Kur nj? paralelipiped kompresohet, nj?ra nga faqet e tij ngarkohet pozitivisht dhe tjetra ngarkohet negativisht. Rezulton se n? k?t? rast dend?sia e ngarkes?s s? polarizimit t? fytyr?s ?sht? drejtp?rdrejt proporcionale me presionin dhe nuk varet nga madh?sia e paralelopipedit. N?se ngjeshja z?vend?sohet nga shtrirja e nj? paralelipipedi, at?her? ngarkesat n? faqet e tij do t? ndryshojn? shenjat e tyre n? t? kund?rt?n.

Fenomeni i kund?rt v?rehet edhe te piezokristale. N?se nj? pllak? e prer? nga nj? piezokristal vendoset n? nj? fush? elektrike, duke ngarkuar pllakat metalike, at?her? ajo polarizohet dhe deformohet, p?r shembull, kompresohet. Kur drejtimi i fush?s elektrike t? jashtme ndryshon, ngjeshja e pllak?s z?vend?sohet nga shtrirja (zgjerimi) i saj. Ky fenomen quhet efekti piezoelektrik invers.

Oriz. 31. Transduktor piezoelektrik

P?r t? ndjer? nj? ndryshim n? ngarkes? ose tension, dy pllaka metalike jan? t? lidhura me materialin piezoelektrik, t? cil?t n? t? v?rtet? formojn? pllakat e nj? kondensatori, kapaciteti i t? cilit p?rcaktohet nga raporti

ku Q ?sht? ngarkesa,

V - tension.

N? Fig. Figura 31 tregon pajisjen e nj? dh?n?s piezoelektrik.

N? praktik?, si materiale piezoelektrike p?rdoren kristalet e kuarcit, kripa rokelium, kristalet sintetike (sulfati litium) dhe qeramika e polarizuar (titani i bariumit).

Pllakat e kuarcit p?rdoren gjer?sisht n? mikrofonat piezoelektrik?, sensor?t e siguris? dhe stabilizuesit e gjenerator?ve me val? t? vazhdueshme.

N? Fig. Figura 32 tregon pajisjen e nj? mikrofoni piezoelektrik

Kur presioni i z?rit devijon diafragm?n, l?vizja e saj shkakton deformim t? pllak?s piezoelektrike, e cila nga ana tjet?r prodhon nj? sinjal elektrik n? kontaktet e daljes.

Konvertuesit optik?

Konvertuesit optik? p?rfshijn? pajisje q? konvertojn? energjin? e drit?s n? energji elektrike dhe anasjelltas. Pajisja m? e thjesht? e k?tij lloji ?sht? nj? LED, i cili l?shon drit? kur rryma kalon n?p?r kryq?zimin p-n n? drejtimin p?rpara. Pajisja e kund?rt me LED quhet fotodiod?. Nj? fotodiod? ?sht? nj? marr?s i rrezatimit optik q? e shnd?rron at? n? sinjale elektrike. P?rve? k?saj, fotodioda, e cila shnd?rron drit?n n? energji elektrike, gjithashtu vepron si burim i energjis? elektrike - rrezet e diellit.

Konvertuesit optik? m? kompleks? jan? konvertuesit elektro-optik? (EOC) dhe tubat transmetues televiziv? t? dizajneve t? ndryshme.

P?r sa i p?rket kanaleve teknike t? rrjedhjes s? informacionit n? sistemet optike, efekti akusto-optik ?sht? i rreziksh?m. Efekti akusto-optik ?sht? nj? fenomen i p?rthyerjes, reflektimit ose shp?rndarjes s? drit?s i shkaktuar nga deformimet elastike t? sip?rfaqeve reflektuese t? qelqit ose kabllove me fibra optike n?n ndikimin e dridhjeve t? z?rit.

Elementi kryesor i nj? kablloje me fibra optike ?sht? nj? udh?zues i leht? n? form?n e nj? fije qelqi t? holl? cilindrike. Udh?zuesi i drit?s me fibra ka nj? dizajn me dy shtresa dhe p?rb?het nga nj? b?rtham? dhe nj? veshje me karakteristika t? ndryshme optike (indekset e thyerjes n1 Dhe n2). B?rthama sh?rben p?r transmetimin e energjis? elektromagnetike. Q?llimi i guask?s: krijimi i kushteve m? t? mira p?r reflektim n? kufirin b?rtham?-predh? dhe mbrojtje nga rrezatimi i energjis? n? hap?sir?n p?rreth.

Transmetimi i nj? val? p?rmes nj? udh?zuesi t? drit?s kryhet p?r shkak t? reflektimit t? tij nga kufiri i b?rtham?s dhe veshjes, t? cilat kan? indekse t? ndryshme thyer?se ( n1 Dhe n2). Ndryshe nga telat elektrik? konvencional?, udh?zuesit e drit?s nuk kan? dy p?r?ues dhe transmetimi ndodh duke p?rdorur metod?n e val?ve n? nj? p?rcjell?s val?sh, p?r shkak t? reflektimeve t? shumta t? val?s nga nd?rfaqja.

M? t? p?rhapurit jan? dy lloje t? udh?zuesve t? drit?s me fibra: me shkall? dhe gradient (Fig. 33).

N? sistemet moderne t? fibrave optike, procesi i transmetimit t? informacionit p?rdor modulimin e burimit t? drit?s n? amplitud?, intensitet dhe polarizim.

Ndikimi akustik i jasht?m n? nj? kabllo me fib?r optike ?on n? nj? ndryshim n? dimensionet e tij gjeometrike (trash?sia), gj? q? shkakton nj? ndryshim n? rrug?n e drit?s, d.m.th. n? nj? ndryshim n? intensitet dhe n? proporcion me madh?sin? e k?tij presioni.

Udh?zuesit e drit?s me fibra, si konvertues t? presionit mekanik n? ndryshime n? intensitetin e drit?s, gjejn? zbatim praktik n? sistemet e siguris? dhe jan? gjithashtu nj? burim rrjedhjeje e informacionit akustik p?r shkak t? konvertimit akusto-optik (ose akusto-elektrik) - efekti i mikrofonit n? fib?r. -sistemet optike t? transmetimit t? informacionit.

Kur fijet jan? t? lidhura dob?t n? lidh?sin e shk?putsh?m t? udh?zuesve t? drit?s, shfaqet efekti akusto-optik i modulimit t? drit?s nga fushat akustike. Fijet akustike shkaktojn? zhvendosje t? skajeve t? lidhura t? udh?zuesit t? drit?s n? lidhje me nj?ri-tjetrin. N? k?t? m?nyr?, kryhet modulimi i amplitud?s s? rrezatimit q? kalon n?p?r fib?r. Kjo veti gjen zbatim praktik n? hidrofon?t me fibra optike l?kund?se. N? Fig. Figura 34 tregon dizajnin e nj? sensori t? till? (transduktor)

Thell?sia e modulimit varet nga dy parametra, nj?ri prej t? cil?ve (dt/dx) p?rcaktohet nga dizajni dhe vetit? e fibr?s, dhe tjetri varet nga forca e presionit.

Ndjeshm?ria e udh?zuesit t? drit?s ndaj presionit p?rcaktohet nga raporti

ku ?sht? zhvendosja fazore e shkaktuar nga ndryshimet e presionit.

Efekti Magnetostriction
Gjenerator? tejzanor
Prerje tejzanor
Forca mekanike t? reduktuara gjat? p?rpunimit me mjete prer?se
Pastrim me ultratinguj
Saldim me ultratinguj
Kallajimi me saldim tejzanor
Testimi me ultratinguj
Analiza e shprehur me ultratinguj
P?rshpejtimi i proceseve t? prodhimit
Impregnim tejzanor
Ekografia n? metalurgji
Ultratinguj n? miniera
Ultratinguj n? elektronik?
Ekografia n? bujq?si
Ultratinguj n? industrin? ushqimore
Ekografia n? biologji
Diagnostifikimi me ultratinguj i s?mundjeve
Trajtimi me ultratinguj i s?mundjeve
N? tok? dhe n? det

N? vitin 1880, v?llez?rit shkenc?tar? francez? Jacques dhe Pierre Curie zbuluan efektin piezoelektrik. Thelbi i saj q?ndron n? faktin se n?se nj? pllak? kuarci deformohet, at?her? ngarkesat elektrike t? shenj?s s? kund?rt shfaqen n? faqet e saj. Prandaj, piezoelektriciteti ?sht? energji elektrike q? rezulton nga veprimi mekanik mbi nj? substanc? ("piezo" n? greqisht do t? thot? "t? shtyp?sh").
P?r her? t? par?, vetit? piezoelektrike u zbuluan n? kristalin shk?mbor, nj? nga varietetet e kuarcit. Kristali i shk?mbit ?sht? nj? kristal transparent, i pangjyr?, i ngjash?m me akullin. Mineralogu sovjetik A.E. Fersman shkroi n? librin e tij "Mineralogjia Arg?tuese": "Merrni n? dor? nj? cop? kristal shk?mbi dhe t? nj?jt?n cop? xhami - t? dyja jan? t? ngjashme n? ngjyr? dhe transparenc?, n?se i thyeni, ato do t? ken? prerje po aq t? mprehta skajet dhe forma e thyerjes Por do t? ket? nj? ndryshim: kristali shk?mbor do t? mbetet i ftoht? n? dor?n tuaj p?r nj? koh? t? gjat?, xhami do t? ngrohet shum? shpejt... Nuk dihet n?se grek?t e lasht? e dinin k?t? veti, por. N? ?do rast, ishin ata q? i dhan? gurit ton? emrin "kristal" nga emri grek p?r "akull", pasi kristali i shk?mbit ?sht? me t? v?rtet? shum? i ngjash?m me akullin..."
Pothuajse dyqind lloje t? kuarcit gjenden n? natyr?. K?to p?rfshijn? citrin? t? verdh? t? art?, karnelian t? kuqe gjaku, aventurin? t? kuq?rremt?-kafe me nj? nuanc? t? art?, ametist vjollc? dhe shum? t? tjera. Pothuajse nj? e dhjeta e kores s? tok?s p?rb?het nga lloje t? ndryshme kuarci. Edhe r?ra e zakonshme p?rb?het kryesisht nga kokrra kuarci.
Kuarci p?rdoret gjer?sisht n? shkenc? dhe teknologji. Ai tret rrezet ultraviolet, ?sht? i fort? dhe refraktar. En?t e qelqit kuarci mund t? nxehen t? kuqe t? nxehta dhe t? zhyten menj?her? n? uj? me akull. ?sht? rezistent ndaj pothuajse t? gjitha acideve dhe ?sht? nj? p?rcjell?s i dob?t i energjis? elektrike. Por vetia e tij m? e shquar ?sht? piezoelektriciteti. N?se nj? pllak?, e prer? n? nj? m?nyr? t? caktuar nga nj? kristal kuarci, ?sht? e ngjeshur dhe e zhveshur, ngarkesat elektrike t? shenjave t? kund?rta do t? shfaqen n? faqet e saj. Sa m? i fort? t? jet? kompresimi, aq m? i madh ?sht? ngarkesa. Shfaqja e ngarkesave elektrike n? faqet e nj? pllake kuarci gjat? deformimit t? saj quhet efekti i drejtp?rdrejt? piezoelektrik.
N?se nj? ngarkes? elektrike aplikohet n? nj? pllak? t? till? kuarci, ajo do t? ndryshoj? madh?sin? e saj. Sa m? e madhe ngarkesa, aq m? shum? deformohet pllaka. Kur nj? fush? elektrike alternative vepron n? pllak?, ajo tkurret ose zgjerohet n? koh? me ndryshimin e shenjave t? tensionit t? aplikuar. N?se kjo e fundit ndryshon me nj? frekuenc? tejzanor, at?her? pllaka vibron edhe me nj? frekuenc? ultrasonike, e cila ?sht? baza p?r p?rdorimin e kuarcit p?r t? prodhuar val? tejzanor. Ndryshimi n? madh?sin? e nj? pllake kuarci n?n ndikimin e ngarkesave elektrike quhet efekti piezoelektrik i anasjellt?.
Efekti piezoelektrik i drejtp?rdrejt? p?rdoret n? marr?sit e dridhjeve tejzanor, ku k?ta t? fundit shnd?rrohen n? rrym? alternative. Por n?se nj? tension i alternuar aplikohet n? nj? marr?s t? till?, efekti piezoelektrik i anasjellt? zbulohet plot?sisht. N? k?t? rast, rryma alternative shnd?rrohet n? dridhje tejzanor dhe marr?si funksionon si nj? emetues tejzanor. Rrjedhimisht, marr?si piezoelektrik dhe emetuesi mund t? p?rfaq?sohen n? form?n e nj? pajisjeje, e cila n? m?nyr? alternative mund t? l?shoj? dhe marr? dridhje tejzanor. Nj? pajisje e till? quhet nj? transduktor akustik tejzanor.
Transduktor?t akustik? p?rdoren me sukses n? lloje t? ndryshme t? sistemeve elektroakustike, ve?an?risht n? sistemet e destinuara p?r matje dhe k?rkime akustike dhe hidroakustike. Pajisjet piezoelektrike p?rdoren gjer?sisht n? eksplorimin e hap?sir?s. N? dit?t e sotme ato p?rfaq?sohen nga disa sensor? q? transmetojn? t? dh?na p?r gjendjen e astronautit, p?r kushtet brenda anijes, duke paralajm?ruar p?r rrezikun e meteorit, etj.
Pajisjet piezoelektrike ndihmojn? p?r t? "ndier" pjes?t e avionit, p?r t? identifikuar gabimet n? llogaritjet e tyre dhe p?r t? parandaluar pasojat e rrezikshme t? k?tyre gabimeve; "shikoni" n? tyt?n e nj? arme zjarri p?r t? matur presionin ose p?r t? marr? t? dh?na t? tjera. Piezoelektriciteti p?rdoret n? radio inxhinieri dhe televizion. Pajisjet piezoelektrike ndihmojn? n? gjetjen e shkollave t? peshqve, eksplorimin e zorr?ve t? tok?s, k?rkimin e mineraleve, diagnostikimin dhe trajtimin e njer?zve, analizimin dhe p?rshpejtimin e proceseve kimike, etj.
Kuarci ?sht? konsideruar prej koh?sh nj? nga materialet kryesore t? p?rdorura p?r prodhimin e transduktor?ve tejzanor. Por emetuesi, i b?r? nga nj? pllak? e vog?l kuarci, ka pak fuqi. P?r ta rritur at?, sip?rfaqja e sip?rfaqes rrezatuese rritet duke rregulluar pllaka kuarci n? form?n e nj? lloj mozaiku.
N? natyr?, kristalet e kuarcit gjenden kryesisht n? p?rmasa relativisht t? vogla, megjith?se ka p?rjashtime. N? Alpet Lindore, gjeolog?t n? nj? fole gjet?n gjasht? kristale kristal shk?mbi me nj? mas? totale mbi nj? ton e gjysm?. Nj? gjetje edhe m? unike u zbulua nga gjeolog?t Ural, t? cil?t zbuluan nj? depozit? kristali me nj? familje t? t?r? kristalesh gjigante. S? pari, nga shk?mbi u nxorr?n kristale me pesh? 800 kilogram?. K?rkimi i m?passh?m i vazhduesh?m dha rezultate absolutisht mahnit?se - u gjet nj? plejad? prej nj?zet kristalesh t? pastra transparente. Pesha e tyre totale i kalonte 9 ton?. Megjithat?, gjetje t? tilla nuk mund t? plot?sojn? nevojat gjithnj? n? rritje t? shkenc?s dhe teknologjis? p?r kristalet e kuarcit. Prandaj, ata po p?rpiqen t'i rritin artificialisht n? laborator?, por, p?r fat t? keq, ato rriten ngadal? dhe prodhimi i tyre kushton.
N? k?rkimin e tyre p?r materiale t? tjera piezoelektrike, shkenc?tar?t e kthyen v?mendjen e tyre drejt krip?s Rochelle. Fillimisht ?sht? marr? nga krip?rat e acidit tartarik nga farmacisti francez Segnet. Kripa Rochelle ?sht? e leht? p?r t'u p?rpunuar nj? kristal i krip?s Rochelle mund t? pritet me nj? fije t? zakonshme t? lagur me uj?. Krahasuar me kristalet e tjera piezoelektrike, duke p?rfshir? kuarcin, kristali i krip?s Rochelle ka nj? efekt piezoelektrik duksh?m m? t? madh, efekti m? i vog?l mekanik n? pllak? ?on n? shfaqjen e ngarkesave elektrike. Megjithat?, kripa Rochelle ka edhe disavantazhe serioze q? kufizojn? p?rdorimin e saj praktik. Kjo ?sht? kryesisht nj? pik? e ul?t shkrirjeje - rreth 60 grad?, n? t? cil?n kristali i krip?s Rochelle humbet vetit? e tij piezoelektrike dhe ato nuk restaurohen m?. Kripa Rochelle Shkrihet n? uj? dhe p?r k?t? arsye ?sht? e ndjeshme ndaj lag?shtir?s. P?rve? k?saj, ?sht? i brisht? dhe nuk mund t? p?rballoj? ngarkesa t? r?nda mekanike.
K?rkimet p?r materialet e reja piezoelektrike u kryen ve?an?risht me k?mb?ngulje gjat? Luft?s s? Dyt? Bot?rore. Ato u shkaktuan nga nj? "uri e kuarcit" q? u ngrit si rezultat i p?rdorimit t? gjer? t? kuarcit piezoelektrik n? pajisjet hidroakustike dhe n? radio elektronike ushtarake. K?shtu, kristalet e dihidrogjen fosfatit t? amonit u p?rdor?n n? at? koh? p?r t? prodhuar transduktor? piezoelektrik?. Ky material ?sht? i q?ndruesh?m n? frekuenc? dhe ju lejon t? punoni me fuqi t? larta dhe n? nj? gam? t? gjer? frekuencash. Materiale t? tjera piezoelektrike jan? p?rdorur prej koh?sh, si fosfati i amonit, sulfati i litiumit dhe fosfati dihidrogjen kaliumi. N? transduktor?t hidroakustik? ato p?rdoreshin n? form? paketimi mozaik. Sidoqoft?, t? gjitha k?to piezokristale kan? nj? penges? t? p?rbashk?t - forc? t? ul?t mekanike. Prandaj, shkenc?tar?t k?rkuan me k?mb?ngulje nj? z?vend?sues q? do t? ishte af?r tyre n? vetit? piezoelektrike dhe nuk do t? kishte disavantazhin e lartp?rmendur. Dhe nj? z?vend?sues i till? u gjet nga shkenc?tar?t sovjetik? q? punonin n?n udh?heqjen e An?tarit Korrespondent t? Akademis? s? Shkencave t? BRSS B. M. Vul. Ishte titanat i bariumit, i cili nuk ?sht? nj? kristal si kuarci dhe kripa Rochelle, dhe nuk ka veti piezoelektrike.
Titanati i bariumit merret artificialisht, pasi ?sht? shum? i rrall? n? zorr?t e tok?s. P?r ta b?r? k?t?, nj? p?rzierje e dy substancave minerale - karbonatit t? bariumit dhe dioksidit t? titanatit - ndizet n? nj? temperatur? shum? t? lart?. Rezultati ?sht? nj? mas? e verdh? n? t? bardh?, e cila n? pamjen dhe vetit? e saj mekanike i ngjan argjil?s s? zakonshme. K?saj mase, si argjila, mund t'i jepet ?do form?, por do t? jet? mekanikisht e fort? dhe e patretshme n? uj?. Dhe p?r t'i dh?n? vetit? piezoelektrike titanatit t? bariumit, masa e djegur vendoset n? nj? fush? t? fort? elektrike dhe m? pas ftohet. Si rezultat, ndodh polarizimi i kristaleve t? titanatit t? bariumit, dipolet e tyre (nj? kombinim i dy ngarkesave elektrike t? kund?rta, por t? barabarta n? vler? absolute, t? vendosura n? nj? distanc? nga nj?ra-tjetra) z?n? t? nj?jtin pozicion, dhe pas ftohjes ato fiksohen, sikur "t? ngrira" n? k?t? gjendje. Materiali q? rezulton ka nj? efekt piezoelektrik 50 her? m? t? madh se ai i kuarcit, dhe kostoja e tij ?sht? e ul?t, pasi nj? sasi shum? e madhe e l?nd?ve t? para ?sht? n? dispozicion p?r prodhimin e tij. Disavantazhet e titanatit t? bariumit p?rfshijn? humbje t? m?dha mekanike dhe dielektrike, gj? q? ?on n? mbinxehjen e tij, dhe n? temperatura mbi 90 grad? efekti piezoelektrik zvog?lohet ndjesh?m.
Qeramika e titanatit t? bariumit mund t? pritet, bluhet, l?mohet, duke i dh?n? transduktorit form?n dhe madh?sin? e k?rkuar (pllak? e shesht?, cilind?r, hemisfer?, pjes? e nj? sfere, etj.). Konvertuesit e titanatit t? bariumit jan? m? efikas n? konvertimin e energjis? elektrike n? energji mekanike, kan? rezistenc? m? t? madhe ndaj prishjes elektrike dhe mund t? funksionojn? n? tensione t? ul?ta. P?r m? tep?r, transduktor?t tejzanor t? titanatit t? bariumit jan? t? aft? t? funksionojn? n? modalitetin pulsues.
P?r prodhimin e dh?n?sve piezoelektrik?, p?rdoret gjithashtu nj? tjet?r piezoceramik?: nj? p?rzierje e zirkonit me titanatin e plumbit (PZT), kjo piezoqeramik? ka nj? efekt piezoelektrik dy her? m? t? fort? se ai i titanatit t? bariumit. Piezoceramics PZT ?sht? e patretshme n? uj? dhe mund t? p?rpunohet edhe mekanikisht.
N? t? nj?jt?n koh?, vazhdoi k?rkimi p?r kristale q? kan? veti piezoelektrike dhe plot?sojn? k?rkesat e nevojshme teknike. K?shtu ra n? v?mendjen e shkenc?tar?ve sulfuri i kadmiumit. P?rve? faktit se ka nj? aft?si t? jasht?zakonshme p?r t? p?rforcuar dridhjet tejzanor, mund t? p?rdoret p?r t? b?r? nj? transduktor tejzanor p?r frekuenca shum? t? larta, plot?sisht i paarritsh?m nga kuarci dhe titanati i bariumit. Studiuesit sugjerojn? se kristali i sulfurit t? kadmiumit do t? mbaj? rekordin p?r numrin e aplikimeve t? mundshme. Jo vet?m q? mund t? sh?rbej? si nj? p?rforcues dhe transduktor i ultraz?rit, por mund t? p?rdoret gjithashtu s? bashku me germaniumin dhe silikonin si nj? gjysm?p?r?ues i zakonsh?m. P?r m? tep?r, sulfuri i kadmiumit ?sht? nj? fotorezistenc? e shk?lqyer.
Duke e thjeshtuar disi, mund t? themi se nj? transduktor piezoelektrik ?sht? nj? ose m? shum? element? piezoelektrik? individual? me nj? sip?rfaqe t? shesht? ose sferike t? lidhur n? nj? m?nyr? t? caktuar, t? ngjitur n? nj? pllak? metalike t? zakonshme. P?r t? marr? intensitet t? lart? rrezatimi, p?rdoren transduktor? piezoelektrik? fokusues, ose p?rqendrues, t? cil?t mund t? ken? forma t? ndryshme (hemisfera, pjes? t? sferave t? zgavra, cilindra t? zbraz?t, pjes? t? cilindrave t? zbraz?t). Transduktor? t? till? p?rdoren p?r t? prodhuar dridhje t? fuqishme tejzanor n? frekuenca t? larta. N? k?t? rast, intensiteti i rrezatimit n? qend?r t? pik?s fokale t? dh?n?sve sferik? ?sht? 100-150 her? m? i lart? se intensiteti mesatar n? sip?rfaqen emetuese t? dh?n?s.

"Tingulli, ultratingulli, infratingulli"