Piëzoelektrische materialen hebben de speciale eigenschap dat ze een elektrische spanning produceren in reactie op een uitgeoefende kracht. Gewoonlijk hebben kristallen of keramiek, piëzo-elektrische materialen een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder sonar, geluidsdetectie en hoogspanningsgeneratie naast alledaagse toepassingen, zoals ontstekingsbronnen voor aanstekers en barbecue-grillontstekers.

Wat is piëzo-elektriciteit?

Piëzo-elektriciteit, afgeleid van het Griekse woord piezo, wat betekent knijpen of drukken, is een elektrische lading die zich ophoopt in bepaalde materialen zoals kristallen, keramiek en botten, wanneer een spanning of spanning op het materiaal wordt uitgeoefend. Materialen die het piëzo-elektrische effect demonstreren, tonen ook het tegenovergestelde effect dat een omgekeerd piëzo-elektrisch effect wordt genoemd. Dit betekent dat een piëzo-elektrisch materiaal vervormd raakt, alsof het spanning ondergaat, wanneer het wordt blootgesteld aan een elektrisch veld. Kort gezegd, piëzo-elektrische materialen creëren elektriciteit wanneer stress wordt toegepast, en worden gestresst wanneer elektriciteit wordt toegepast.

Geschiedenis

Aanvankelijk gedemonstreerd in het laboratorium in 1880, waren de eerste praktische toepassingen voor piëzo-elektrische materialen niet ontwikkeld tot 1917 tijdens de Eerste Wereldoorlog. De allereerste toepassing was voor sonar die werd gebruikt om onderzeeërs met geluidsgolven te detecteren. Na dit succes groeide de belangstelling voor piëzo-elektrische toepassingen en tegen de Tweede Wereldoorlog werden door de mens gemaakte piëzo-elektrische materialen gebouwd en gebruikt in luchtvaartradio's, filters voor radio- en televisiesignalen en dagelijkse toepassingen, zoals kleine motorontstekers.

Piëzo-elektrische materialen

Het piëzo-elektrische effect zit in een aantal natuurlijke en door de mens gemaakte materialen. Gewoonlijk gebruikte in de natuur voorkomende kristallen omvatten kwarts, topaas, toermalijn, Rochelle-zouten en rietsuiker. Door de mens gemaakte kristallen omvatten de kwartsachtige langasiet en galliumorthofosfaat. Gebruikelijk piëzo-elektrisch kunstkeramiek bestaat uit bariumtitanaat, loodtitanaat en loodzirkonaattitanaat, het meest gebruikte piezo-elektrische keramiek in gebruik. Andere natuurlijk voorkomende piëzo-elektrische materialen omvatten droog bot, pezen, zijde, sommige houtsoorten, glazuur, dentine en collageen.

Toepassingen

Er is een groot aantal toepassingen voor peizo-elektrische materialen, met name kwarts, die duizenden volt elektriciteit kan genereren. Een van de meest voorkomende toepassingen van piëzo-elektriciteit is in de elektrische sigarettenaansteker. Andere veel voorkomende toepassingen zijn sensoren op elektrische gitaren zoals pick-ups en contactmicrofoons, ultrasone machines, sonargolfdetectie- en generatie-apparaten, motormanagementsystemen in auto's, luidsprekers, brandstofinjectoren voor dieselmotoren en kwartsklokken.