Piezoelektřina - Piezoelectricity

Piezoelektrické váhy prezentované Pierre Curie na Lord Kelvin, Hunterian Museum, Glasgow

Piezoelektřina je elektrický náboj který se hromadí v určitých pevných materiálech (např krystaly jisté keramika a biologické látky, jako jsou kosti, DNA a různé bílkoviny )[1] v reakci na aplikovaný mechanické namáhání. Slovo piezoelektřina znamená elektřinu pocházející z tlaku a latentního tepla. Je odvozen z řecký slovo πιέζειν; piezein, což znamená zmáčknout nebo stisknout, a ἤλεκτρον ēlektron, což znamená jantar, starodávný zdroj elektrického náboje.[2][3] Francouzští fyzici Jacques a Pierre Curie objevil piezoelektřinu v roce 1880.[4]

Piezoelektrický jev je výsledkem lineární elektromechanické interakce mezi mechanickým a elektrickým stavem v krystalických materiálech bez č inverzní symetrie.[5] Piezoelektrický efekt je a reverzibilní proces: materiály vykazující piezoelektrický jev (vnitřní tvorba elektrického náboje v důsledku aplikovaného mechanického platnost ) také vykazují reverzní piezoelektrický efekt, vnitřní generování mechanického napětí vyplývajícího z aplikovaného elektrického pole. Například, olovo zirkoničitan titaničitý krystaly vygenerují měřitelnou piezoelektricitu, když je jejich statická struktura deformována přibližně o 0,1% původní dimenze. Naopak, stejné krystaly změní asi 0,1% jejich statického rozměru, když se na materiál aplikuje vnější elektrické pole. Inverzní piezoelektrický jev se používá při výrobě ultrazvukových zvukových vln.[6]

Piezoelektřina se využívá v mnoha užitečných aplikacích, jako je výroba a detekce zvuku, piezoelektrika inkoustový tisk, generování vysokého napětí, generátor hodin v elektronice, mikrováhy, řídit ultrazvuková tryska a ultra jemné zaostření optických sestav. Tvoří základ pro řadu vědeckých instrumentálních technik s atomovým rozlišením skenovací mikroskopy, jako STM, AFM, MTA, a SNOM. Najde také každodenní použití, jako je například použití jako zdroj zapalování zapalovače cigaret, push-start propanové grilování, použitý jako zdroj časové reference v křemenné hodinky, stejně jako v zesílení snímače pro některé kytary a spouští ve většině moderních elektronické bicí.[7][8]

Dějiny

Objev a časný výzkum

The pyroelektrický jev, kterým materiál generuje elektrický potenciál v reakci na změnu teploty studoval Carl Linné a Franz Aepinus v polovině 18. století. Na základě těchto znalostí oba René Just Haüy a Antoine César Becquerel předpokládal vztah mezi mechanickým napětím a elektrickým nábojem; oba experimenty se však ukázaly neprůkaznými.[9]

Pohled na piezo krystal v horní části kompenzátoru Curie ve Skotském muzeu.

První ukázka přímého piezoelektrického jevu byla v roce 1880 bratry Pierre Curie a Jacques Curie.[10] Spojili své znalosti pyroelektřiny s porozuměním základních krystalových struktur, které vedly k pyroelektřině k předpovědi chování krystalů, a demonstrovali účinek pomocí krystalů turmalín, křemen, topas, třtina cukr, a Rochellova sůl (tetrahydrát vinanu sodnodraselného). Křemen a Rochelleova sůl vykazovaly největší piezoelektrickou energii.

Piezoelektrický disk generuje při deformaci napětí (změna tvaru je značně přehnaná).

Curieové však nepředpovídali obrácený piezoelektrický efekt. Konverzní efekt byl matematicky odvozen od základních termodynamických principů pomocí Gabriel Lippmann v roce 1881.[11] Curieové okamžitě potvrdili existenci konverzního efektu,[12] a pokračoval v získávání kvantitativního důkazu úplné reverzibility elektro-elasto-mechanických deformací v piezoelektrických krystalech.

Pro příštích několik desetiletí zůstala piezoelektřina něco jako laboratorní zvědavost, ačkoli to byl životně důležitý nástroj při objevu polonia a rádia Pierre a Marie Curie v roce 1898. Bylo provedeno více práce s prozkoumáním a definováním krystalických struktur, které vykazovaly piezoelektricitu. To vyvrcholilo v roce 1910 vydáním Woldemar Voigt je Lehrbuch der Kristallphysik (Učebnice fyziky krystalů),[13] který popsal 20 tříd přírodních krystalů schopných piezoelektřiny a důsledně definoval piezoelektrické konstanty pomocí tenzorová analýza.

První světová válka a poválečná

První praktická aplikace pro piezoelektrická zařízení byla sonar, nejprve vyvinut během první světová válka. v Francie v roce 1917, Paul Langevin a jeho spolupracovníci vyvinuli ultrazvukové ponorka detektor.[14] Detektor sestával z a převodník, vyrobený z tenkých krystalů křemene pečlivě přilepených mezi dvěma ocelovými deskami, a hydrofon detekovat vrácené echo. Vyzařováním vysokofrekvenčního impulsu ze snímače a měřením doby, kterou je třeba slyšet ozvěnu ze zvukových vln odrážejících se od objektu, lze vypočítat vzdálenost k tomuto objektu.

Použití piezoelektřiny v sonaru a úspěch tohoto projektu vedly k intenzivnímu zájmu o piezoelektrická zařízení. Během několika příštích desetiletí byly prozkoumány a vyvinuty nové piezoelektrické materiály a nové aplikace pro tyto materiály.

Piezoelektrická zařízení našla domov v mnoha oblastech. Keramický fonograf kazety zjednodušily design přehrávače, byly levné a přesné a díky gramofonům byly levnější na údržbu a snazší stavět. Vývoj ultrazvukového měniče umožnil snadné měření viskozity a elasticity tekutin a pevných látek, což vedlo k obrovskému pokroku ve výzkumu materiálů. Ultrazvukové reflektometry v časové oblasti (které vysílají ultrazvukový puls materiálem a měří odrazy od nespojitostí) by mohly najít nedostatky uvnitř litých kovových a kamenných předmětů, což by zvýšilo bezpečnost konstrukce.

Druhá světová válka a poválečná

V době druhá světová válka, nezávislé výzkumné skupiny v EU Spojené státy, Rusko, a Japonsko objevil novou třídu syntetických materiálů, tzv feroelektrika, které vykazovaly piezoelektrické konstanty mnohonásobně vyšší než přírodní materiály. To vedlo k intenzivnímu výzkumu titaničitan barnatý a později materiály zirkoničitanu titaničitanu olovnatého se specifickými vlastnostmi pro konkrétní aplikace.

Jeden významný příklad použití piezoelektrických krystalů vyvinuli Bell Telephone Laboratories. Po první světové válce vyvinul Frederick R. Lack, pracující v radiotelefonii ve strojírenském oddělení, krystal „AT cut“, krystal, který pracoval v širokém rozsahu teplot. Nedostatek krystalu nepotřeboval těžké příslušenství, které předchozí krystal používal, což usnadnilo jeho použití v letadlech. Tento vývoj umožnil spojeneckým vzdušným silám zapojit se do koordinovaných hromadných útoků pomocí leteckého rádia.

Vývoj piezoelektrických zařízení a materiálů ve Spojených státech byl udržován v rámci společností provádějících vývoj, většinou kvůli válečným začátkům oboru a v zájmu zajištění ziskových patentů. Nové materiály byly vyvinuty jako první - krystaly křemene byly prvním komerčně využívaným piezoelektrickým materiálem, ale vědci hledali vysoce výkonné materiály. Navzdory pokroku v materiálech a zrání výrobních procesů nerostl trh Spojených států tak rychle jako japonský. Bez mnoha nových aplikací utrpěl růst piezoelektrického průmyslu Spojených států.

Naproti tomu japonští výrobci sdíleli své informace, rychle překonávali technické a výrobní výzvy a vytvářeli nové trhy. V Japonsku vyvinul teplotně stabilní krystal Issac Koga. Japonské úsilí v materiálovém výzkumu vytvořilo piezokeramické materiály konkurenceschopné pro americké materiály, ale bez drahých patentových omezení. Hlavní japonský piezoelektrický vývoj zahrnoval nové konstrukce piezokeramických filtrů pro rádia a televizory, piezoelektrické bzučáky a zvukové převodníky, které se mohou připojit přímo k elektronickým obvodům, a piezoelektrický zapalovač, který komprimuje keramický disk a vytváří jiskry pro malé zapalovací systémy motoru a plynové grilovací zapalovače. Ultrazvukové měniče, které přenášejí zvukové vlny vzduchem, existovaly již nějakou dobu, ale nejprve viděly velké komerční využití v časných dálkových ovladačích televize. Tyto převodníky jsou nyní namontovány na několika auto modely jako echolokace zařízení, které pomáhá řidiči určit vzdálenost od vozu k jakýmkoli předmětům, které mu mohou být v cestě.

Mechanismus

Piezoelektrická deska používaná k převodu zvukový signál zvukové vlny

Povaha piezoelektrického jevu úzce souvisí s výskytem elektrické dipólové momenty v pevných látkách. Ten může být buď indukován pro ionty na krystalová mříž stránky s okolím asymetrického náboje (jako v BaTiO3 a PZT ) nebo mohou být přímo neseny molekulárními skupinami (jako v třtinový cukr ). Hustota dipólu nebo polarizace (rozměrnost [C · m / m3]) lze snadno vypočítat pro krystaly součtem dipólových momentů na objem krystalografického jednotková buňka.[15] Protože každý dipól je vektor, má dipólová hustota P je vektorové pole. Dipóly blízko sebe mají tendenci být zarovnány v oblastech zvaných Weissovy domény. Domény jsou obvykle náhodně orientovány, ale lze je sladit pomocí procesu poling (není to stejné jako magnetické leštění ), proces, při kterém se na materiál aplikuje silné elektrické pole, obvykle při zvýšených teplotách. Ne všechny piezoelektrické materiály lze pólovat.[16]

Pro piezoelektrický jev má rozhodující význam změna polarizace P při aplikaci a mechanické namáhání. To může být způsobeno rekonfigurací prostředí vyvolávajícího dipól nebo reorientací molekulárních dipólových momentů pod vlivem vnějšího napětí. Piezoelektřina se pak může projevit změnou síly polarizace, jejího směru nebo obou, s podrobnostmi v závislosti na: 1. orientaci P uvnitř krystalu; 2. krystalová symetrie; a 3. aplikované mechanické namáhání. Změna v P se jeví jako variace povrchu hustota náboje na krystalových plochách, tj. jako variace elektrické pole prodlužující se mezi tvářemi způsobené změnou hustoty dipólu ve velkém. Například 1 cm3 krychle křemene s 2 kN (500 lbf) správně aplikované síly může produkovat napětí 12500 PROTI.[17]

Piezoelektrické materiály také vykazují opačný efekt, který se nazývá konverzní piezoelektrický jev, kde aplikace elektrického pole vytváří mechanickou deformaci v krystalu.

Matematický popis

Lineární piezoelektřina je kombinovaný účinek

  • Lineární elektrické chování materiálu:
kde D je hustota elektrického toku[18][19] (elektrický výtlak ), ε je permitivita (dielektrická konstanta volného těla), E je intenzita elektrického pole, a .
kde S je linearizovaný kmen, s je dodržování v podmínkách zkratu, T je stres, a
.

Ty lze kombinovat do tzv spojené rovnice, z nichž forma kmene je:[20]

V maticové formě,

kde [d] je matice pro přímý piezoelektrický efekt a [dt] je matice konverzního piezoelektrického jevu. Horní index E označuje nulové nebo konstantní elektrické pole; horní index T označuje nulové nebo konstantní zátěžové pole; a horní index t znamená transpozice a matice.

Všimněte si, že tenzor třetího řádu mapuje vektory do symetrických matic. Neexistují žádné netriviální rotory invariantní tenzory, které mají tuto vlastnost, a proto neexistují žádné izotropní piezoelektrické materiály.

Náboj kmene pro materiál z 4 mm (C4v) třída krystalů (jako pólovaná piezoelektrická keramika, jako je tetragonální PZT nebo BaTiO3) stejně jako 6 mm třída krystalů může být také zapsána jako (ANSI IEEE 176):

kde první rovnice představuje vztah pro konverzní piezoelektrický efekt a druhá pro přímý piezoelektrický efekt.[21]

I když jsou výše uvedené rovnice nejpoužívanější formou v literatuře, je třeba provést určité poznámky k notaci. Obvykle, D a E jsou vektory, to znamená, Kartézské tenzory hodnosti 1; a permitivita ε je karteziánský tenzor 2. stupně. Napětí a stres jsou v zásadě také 2. stupně tenzory. Ale konvenčně, protože napětí a napětí jsou všechny symetrické tenzory, lze dolní index napětí a napětí znovu označit následujícím způsobem: 11 → 1; 22 → 2; 33 → 3; 23 → 4; 13 → 5; 12 → 6. (Různí autoři mohou v literatuře použít různé konvence. Někteří například používají místo toho 12 → 4; 23 → 5; 31 → 6.) Proto S a T Zdá se, že mají „vektorovou formu“ šesti komponent. Tudíž, s se zdá být maticí 6 ku 6 místo tenzoru 3. Takový značkový zápis se často nazývá Voigtova notace. Ať už se jedná o složky smykové deformace S4, S5, S6 jsou tenzorové komponenty nebo technické kmeny, je další otázka. Ve výše uvedené rovnici musí jít o technické kmeny pro 6,6 koeficient matice shody, které mají být zapsány, jak je znázorněno, tj. 2 (sE
11 − sE
12). Inženýrské smykové kmeny jsou dvojnásobnou hodnotou odpovídajícího tenzorového smyku, jako např S6 = 2S12 a tak dále. To také znamená s66 = 1/G12, kde G12 je smykový modul.

Celkově existují čtyři piezoelektrické koeficienty, dij, Eij, Gij, a hij definováno takto:

kde první sada čtyř členů odpovídá přímému piezoelektrickému efektu a druhá sada čtyř členů odpovídá konverznímu piezoelektrickému efektu a důvod, proč se přímý piezoelektrický tenzor rovná transpozici konverzního piezoelektrického tenzoru pocházejícího z Maxwell vztahy v Termodynamika.[22] Pro ty piezoelektrické krystaly, u nichž je polarizace typu indukovaného krystalovým polem, byl vypracován formalismus, který umožňuje výpočet piezoelektrických koeficientů dij z elektrostatických mřížkových konstant nebo vyššího řádu Madelungovy konstanty.[15]

Křišťálové třídy

Jakýkoli prostorově oddělený náboj bude mít za následek elektrické pole, a proto elektrický potenciál. Zde je zobrazeno standardní dielektrikum v a kondenzátor. V piezoelektrickém zařízení způsobuje mechanické namáhání namísto externě aplikovaného napětí oddělení náboje v jednotlivých atomech materiálu.

Z 32 třídy krystalů, 21 nenícentrosymmetrický (nemají střed symetrie) a z nich 20 vykazuje přímou piezoelektricitu[23] (21. je kubická třída 432). Deset z nich představuje třídy polárních krystalů,[24] které vykazují spontánní polarizaci bez mechanického namáhání v důsledku nezmizejícího elektrického dipólového momentu spojeného s jejich jednotkovou buňkou a které vykazují pyroelektřina. Pokud lze dipólový moment zvrátit použitím vnějšího elektrického pole, říká se, že materiál je feroelektrický.

  • 10 polárních (pyroelektrických) tříd krystalů: 1, 2, m, mm2, 4, 4 mm, 3, 3 m, 6, 6 mm.
  • Dalších 10 tříd piezoelektrických krystalů: 222, 4, 422, 42 m, 32, 6, 622, 62 m, 23, 43 m.

Pro polární krystaly P ≠ 0 drží bez použití mechanického zatížení, piezoelektrický efekt se projeví změnou velikosti nebo směru P nebo oboje.

U nepolárních, ale piezoelektrických krystalů naopak polarizace P rozdíl od nuly je vyvolán pouze působením mechanického zatížení. Pro ně je možné si představit napětí transformující materiál z nepolární třídy krystalů (P = 0) na polární,[15] mít P ≠ 0.

Materiály

Mnoho materiálů vykazuje piezoelektřinu.

Krystalické materiály

Keramika

Tetragonální jednotková buňka olova titaničitanu

Keramika s náhodně orientovanými zrny musí být feroelektrická, aby vykazovala piezoelektricitu.[28] Makroskopická piezoelektřina je možná u texturovaných polykrystalických neferoelektrických piezoelektrických materiálů, jako jsou AlN a ZnO. Skupiny keramiky s perovskit, wolfram -bronz a související struktury vykazují piezoelektřinu:

  • Olovo zirkoničitan titaničitý (Pb [ZrXTi1−X]Ó3 s 0 ≤X ≤ 1) - běžněji známý jako PZT, nejběžnější piezoelektrická keramika používaná dnes.
  • Niobát draselný (KNbO3)[29]
  • Wolframan sodný (Na2WO3)
  • Ba2NaNb5Ó5
  • Pb2KNb5Ó15
  • Oxid zinečnatý (ZnO) - Struktura wurtzitu. Zatímco jednotlivé krystaly ZnO jsou piezoelektrické a pyroelektrické, polykrystalický (keramický) ZnO s náhodně orientovanými zrny nevykazuje ani piezoelektrický ani pyroelektrický účinek. Polykrystalický ZnO, který není ferroelektrický, nelze pólovat jako titaničitan barnatý nebo PZT. Keramika a polykrystalické tenké filmy ZnO mohou vykazovat makroskopickou piezoelektricitu a pyroelektricitu, pouze pokud jsou texturou (zrna jsou přednostně orientována), takže se piezoelektrické a pyroelektrické odezvy všech jednotlivých zrn nezruší. Toho lze snadno dosáhnout u polykrystalických tenkých vrstev.[21]

Bezolovnatá piezokeramika

  • Niobát sodný draselný ((K, Na) NbO3). Tento materiál je také známý jako NKN nebo KNN. V roce 2004 objevila skupina japonských vědců vedená Yasuyoshi Saitem složení niobátu sodno-draselného s vlastnostmi blízkými vlastnostem PZT, včetně vysokého TC.[30] Ukázalo se, že některá složení tohoto materiálu si zachovávají vysoký faktor mechanické kvality (Qm ≈ 900) se zvyšujícími se úrovněmi vibrací, zatímco faktor mechanické kvality tvrdého PZT se za takových podmínek zhoršuje. Tato skutečnost činí z NKN slibnou náhradu za vysoce výkonné rezonanční aplikace, jako jsou piezoelektrické transformátory.[31]
  • Ferit vizmutu (BiFeO3) - slibný kandidát na náhradu olovnaté keramiky.
  • Niobát sodný (NaNbO3)
  • Titaničnan barnatý (BaTiO3) - Titaničnan barnatý byl první objevenou piezoelektrickou keramikou.
  • Titanát vizmutu (Bi4Ti3Ó12)
  • Titaničnan bismutitý sodný (NaBi (TiO3)2)

Doposud nebyl měřen vliv na životní prostředí ani stabilita dodávek těchto látek.

Polovodiče III – V a II – VI

Piezoelektrický potenciál může být vytvořen v jakémkoli objemovém nebo nanostrukturovaném polovodičovém krystalu, který má necentrální symetrii, jako jsou materiály skupiny III – V a II – VI, díky polarizaci iontů pod aplikovaným napětím a napětím. Tato vlastnost je společná pro obě zinkblende a wurtzite krystalové struktury. K první objednávce je pouze jeden nezávislý piezoelektrický koeficient zinkblende zvané e14, spojený s smykovými složkami kmene. v wurtzite, místo toho existují tři nezávislé piezoelektrické koeficienty: E31, E33 a E15Polovodiče, kde je pozorována nejsilnější piezoelektřina, jsou ty, které se běžně vyskytují v wurtzite struktura, tj. GaN, InN, AlN a ZnO (viz piezotronika ).

Od roku 2006 došlo také k řadě zpráv o silných nelineární piezoelektrické efekty v polárních polovodičích.[32]Takové účinky jsou obecně považovány za přinejmenším důležité, pokud nemají stejnou velikost jako aproximace prvního řádu.

Polymery

Piezo-reakce polymery není tak vysoká jako reakce na keramiku; polymery však mají vlastnosti, které keramika nemá. Během několika posledních desetiletí byly studovány a použity netoxické piezoelektrické polymery, které byly aplikovány kvůli jejich flexibilitě a menší velikosti akustická impedance.[33] Mezi další vlastnosti, díky nimž jsou tyto materiály významné, patří jejich biokompatibilita, biologická rozložitelnost, nízké náklady a nízká spotřeba energie ve srovnání s jinými piezo-materiály (keramika atd.).[34] Piezoelektrické polymery a netoxické polymerní kompozity lze použít vzhledem k jejich odlišným fyzikálním vlastnostem.

Piezoelektrické polymery lze klasifikovat podle objemových polymerů, polymerů s vyprázdněnými náboji („piezoelektry“) a polymerních kompozitů. Piezo-odezva pozorovaná u objemových polymerů je většinou způsobena jeho molekulární strukturou. Existují dva typy objemových polymerů: amorfní a semikrystalický. Příklady semikrystalických polymerů jsou Polyvinylidenfluorid (PVDF) a jeho kopolymery, Polyamidy, a Parylen-C. Nekrystalické polymery, jako např Polyimid a Polyvinylidenchlorid (PVDC) spadají pod amorfní objemové polymery. Vyprázdněné nabité polymery vykazují piezoelektrický účinek v důsledku náboje vyvolaného leštěním porézního polymerního filmu. Pod elektrickým polem se na povrchu dutin tvoří náboje, které tvoří dipóly. Elektrické reakce mohou být způsobeny jakoukoli deformací těchto dutin. Piezoelektrický efekt lze pozorovat také v polymerních kompozitech integrací piezoelektrických keramických částic do polymerního filmu. Polymer nemusí být piezoaktivní, aby byl účinným materiálem pro polymerní kompozit.[34] V tomto případě může být materiál vyroben z inertní matrice se samostatnou piezoaktivní složkou.

PVDF vykazuje piezoelektrinu několikrát větší než křemen. Piezo-odezva pozorovaná z PVDF je asi 20–30 pC / N. To je řádově 5–50krát méně než u piezoelektrického keramického olova zirkoničitanu titaničitého (PZT).[33][34] Tepelná stabilita piezoelektrického účinku polymerů v rodině PVDF (tj. Vinylidenfluoridový kopolymer trifluorethylenu) jde až do 125 ° C. Některé aplikace PVDF jsou snímače tlaku, hydrofony a snímače rázových vln.[33]

Kvůli jejich flexibilitě byly piezoelektrické kompozity navrženy jako zdroje energie a nanogenerátory. V roce 2018 to uvedli Zhu et al. že piezoelektrická odezva asi 17 pC / N může být získána z PDMS / PZT nanokompozitu při 60% pórovitosti.[35] Další nanokompozit PDMS byl hlášen v roce 2017, ve kterém BaTiO3 byl integrován do PDMS za účelem vytvoření roztažitelného, ​​transparentního nanogenerátoru pro fyziologické monitorování s vlastním pohonem.[36] V roce 2016 byly polární molekuly zavedeny do polyurethanové pěny, ve které byly hlášeny vysoké reakce až 244 pC / N.[37]

Ostatní materiály

Většina materiálů vykazuje alespoň slabé piezoelektrické odezvy. Mezi triviální příklady patří sacharóza (stolní cukr), DNA virové proteiny, včetně proteinů z bakteriofág.[38][39] Pohon na bázi dřevěných vláken, tzv celulózová vlákna, byl nahlášen.[34] Odpovědi D33 pro buněčný polypropylen jsou kolem 200 pC / N. Některé aplikace buněčného polypropylenu jsou hudební podložky, mikrofony a echolokační systémy založené na ultrazvuku.[33] Nedávno také jedna aminokyselina, jako je β-glycin, vykazovala vysokou piezoelektrii (178 pmV−1) ve srovnání s jinými biologickými materiály.[40]

aplikace

V současné době je průmysl a výroba největším aplikačním trhem pro piezoelektrická zařízení, následuje automobilový průmysl. Silná poptávka pochází také z lékařských nástrojů, stejně jako z informací a telekomunikací. Celosvětová poptávka po piezoelektrických zařízeních byla v roce 2010 oceněna na přibližně 14,8 miliardy USD. Největší skupinou materiálů pro piezoelektrická zařízení je piezokeramika a piezopolymer zažívá nejrychlejší růst díky své nízké hmotnosti a malým rozměrům.[41]

Piezoelektrické krystaly se nyní používají mnoha způsoby:

Zdroje vysokého napětí a energie

Může se generovat přímá piezoelektřina některých látek, například křemene potenciální rozdíly tisíce voltů.

  • Nejznámější aplikací je elektrický zapalovač: stisknutí tlačítka způsobí, že pružinové kladivo zasáhne piezoelektrický krystal a vytvoří dostatečně vysoké napětí elektrický proud která teče přes malou jiskřiště, čímž zahřívá a zapaluje plyn. Přenosné jiskry se obvykle zapalovaly plynová kamna fungují stejným způsobem a mnoho typů plynových hořáků má nyní zabudované piezoelektrické zapalovací systémy.
  • Podobný nápad zkoumá DARPA ve Spojených státech v projektu s názvem sklizeň energie, který zahrnuje pokus napájet vybavení bojiště piezoelektrickými generátory zabudovanými do vojáci boty. Tyto zdroje získávání energie prostřednictvím asociace však ovlivňují tělo. Snaha DARPA využívat 1–2 watty při nepřetržitém nárazu do bot při chůzi byla opuštěna kvůli nepraktičnosti a nepohodlí z dodatečné energie vynaložené osobou, která má boty. Mezi další nápady na získávání energie patří získávání energie z lidských pohybů na nádražích nebo jiných veřejných místech[42][43] a přestavba tanečního parketu na výrobu elektřiny.[44] Vibrace z průmyslových strojů lze také zachytit piezoelektrickými materiály k nabíjení baterií pro záložní zdroje nebo k napájení nízkopříkonových mikroprocesorů a bezdrátových rádií.[45]
  • Piezoelektrický transformátor je typ multiplikátoru střídavého napětí. Na rozdíl od konvenčního transformátoru, který využívá magnetickou vazbu mezi vstupem a výstupem, používá piezoelektrický transformátor akustická vazba. Vstupní napětí je přivedeno na krátkou délku tyče piezokeramického materiálu, jako je PZT, vytvoření střídavého napětí v pruhu inverzním piezoelektrickým efektem a způsobení vibrací celého pruhu. Frekvence vibrací je zvolena jako rezonanční frekvence bloku, obvykle 100kilohertz do 1 megahertzového rozsahu. Piezoelektrický efekt potom generuje vyšší výstupní napětí v jiné části lišty. Byly prokázány poměry posílení více než 1 000: 1.[Citace je zapotřebí ] Další vlastností tohoto transformátoru je, že jeho provozováním nad rezonanční frekvencí je možné vytvořit vzhled jako induktivní zatížení, což je užitečné v obvodech, které vyžadují řízený měkký start.[46] Tato zařízení lze použít k řízení v měničích DC – AC zářivky se studenou katodou. Piezo transformátory jsou jedny z nejkompaktnějších vysokonapěťových zdrojů.

Senzory

Piezoelektrický disk používaný jako a kytarový snímač
Mnoho granátů s raketovým pohonem používalo piezoelektrikum pojistka. Na snímku Rus RPG-7[47]
Hlavní článek: Piezoelektrický snímač

Princip činnosti piezoelektriky senzor je to, že fyzická dimenze, transformovaná do síly, působí na dvě protilehlé tváře snímacího prvku. V závislosti na konstrukci snímače lze použít různé „režimy“ pro zatížení piezoelektrického prvku: podélné, příčné a smykové.

Detekce změn tlaku ve formě zvuku je nejběžnější aplikací senzoru, např. piezoelektrický mikrofony (zvukové vlny ohýbají piezoelektrický materiál, vytvářejí měnící se napětí) a piezoelektrický snímače pro akusticko-elektrické kytary. Piezo senzor připojený k tělu nástroje je známý jako kontaktní mikrofon.

Piezoelektrické snímače se používají zejména s vysokofrekvenčním zvukem v ultrazvukových měničích pro lékařské zobrazování a také pro průmysl nedestruktivní testování (NDT).

U mnoha snímacích technik může senzor fungovat jako senzor i jako aktuátor - často se jedná o termín převodník je preferováno, když zařízení pracuje v této dvojí kapacitě, ale většina piezoelektrických zařízení má tuto vlastnost reverzibility, ať už se používá, nebo ne. Ultrazvukové měniče mohou například injektovat ultrazvukové vlny do těla, přijímat vrácenou vlnu a převádět ji na elektrický signál (napětí). Většina lékařských ultrazvukových snímačů je piezoelektrická.

Kromě výše zmíněných zahrnují různé aplikace senzorů:

  • Piezoelektrické prvky se také používají při detekci a generování sonarových vln.
  • Piezoelektrické materiály se používají při snímání náklonu v jedné ose a ve dvou osách.[48]
  • Monitorování výkonu ve vysoce výkonných aplikacích (např. Lékařské ošetření, sonochemie a průmyslové zpracování).
  • Piezoelektrické mikrováhy se používají jako velmi citlivé chemické a biologické senzory.
  • Piezos se někdy používají v tenzometry.
  • Piezoelektrický měnič byl použit v penetrometrickém přístroji na Huygensova sonda.
  • Piezoelektrický měniče jsou používány v elektronické bicí pads k detekci dopadu bubeníkových holí a k detekci pohybů svalů v lékařství akceleromografie.
  • Automobilový průmysl systémy řízení motoru pomocí piezoelektrických měničů detekujte klepání motoru (Knock Sensor, KS), známé také jako detonace, při určitých hertzových frekvencích. Piezoelektrický měnič se také používá v systémech vstřikování paliva k měření absolutního tlaku v potrubí (snímač MAP) k určení zatížení motoru a nakonec vstřikovačů paliva milisekund včas.
  • Ultrazvukové piezo senzory se používají při detekci akustických emisí v testování akustické emise.
  • V tranzitním čase lze použít piezoelektrické snímače ultrazvukové průtokoměry.

Pohony

Kovový disk s připojeným piezoelektrickým diskem, používaný v a bzučák

Protože velmi vysoká elektrická pole odpovídají pouze nepatrným změnám v šířce krystalu, lze tuto šířku změnit s lepšími nežµm přesnost, díky čemuž jsou piezo krystaly nejdůležitějším nástrojem pro polohování objektů s extrémní přesností - tedy jejich použití v pohony.[49]Vícevrstvá keramika s vrstvami tenčími než 100 um, umožnit dosažení vysokých elektrických polí s napětím nižším než 150 V. Tato keramika se používá u dvou druhů pohonů: přímých piezoelektrických pohonů a Zesílené piezoelektrické ovladače. Zatímco zdvih přímého ovladače je obecně nižší než 100 um, zesílené piezoelektrické ovladače mohou dosáhnout milimetrových zdvihů.

  • Reproduktory: Napětí se převádí na mechanický pohyb kovové membrány.
  • Piezoelektrické motory: Piezoelektrické prvky působí směrovou sílu na náprava, což způsobí jeho rotaci. Vzhledem k extrémně malým vzdálenostem je piezo motor považován za vysoce přesnou náhradu za krokový motor.
  • Piezoelektrické prvky lze použít v laser zrcadlové vyrovnání, kde je jejich schopnost pohybovat velkou hmotou (upevnění zrcadla) na mikroskopické vzdálenosti využívána k elektronickému vyrovnání některých laserových zrcadel. Přesnou kontrolou vzdálenosti mezi zrcadly může laserová elektronika přesně udržovat optické podmínky uvnitř laserové dutiny a optimalizovat tak výstup paprsku.
  • Související aplikací je akustooptický modulátor, zařízení, které rozptyluje světelné vlny v krystalu, generované piezoelektrickými prvky. To je užitečné pro jemné doladění frekvence laseru.
  • Mikroskopy pro atomovou sílu a skenování tunelovacích mikroskopů využívají konverzní piezoelektřinu k udržení snímací jehly blízko vzorku.[50]
  • Inkoustové tiskárny: Na mnoha inkoustových tiskárnách se piezoelektrické krystaly používají k pohonu vytlačování inkoustu z inkoustové tiskové hlavy směrem k papíru.
  • Dieselové motory: Vysoký výkon vstřikovací systém dieselové motory používají piezoelektrické vstřikovače paliva, nejprve vyvinutý Robert Bosch GmbH, místo běžnějších elektromagnetický ventil zařízení.
  • Aktivní regulace vibrací pomocí zesílených akčních členů.
  • rentgen okenice.
  • XY stupně pro mikroskenování používané v infračervených kamerách.
  • Přesný pohyb pacienta uvnitř je aktivní CT a MRI skenery, kde silné záření nebo magnetismus vylučuje elektromotory.[51]
  • Křišťálové sluchátka se někdy používají ve starých nebo nízkoenergetických rádiích.
  • Vysoce intenzivní zaměřený ultrazvuk pro lokalizované vytápění nebo vytvoření lokalizovaného kavitace lze dosáhnout například v těle pacienta nebo průmyslovým chemickým procesem.
  • Obnovitelný braillský řádek. Malý krystal se rozšiřuje aplikací proudu, který pohybuje páčkou a zvyšuje jednotlivé buňky Braillova písma.
  • Piezoelektrický pohon. Jeden krystal nebo několik krystalů se rozšiřuje aplikací napětí pro pohyb a ovládání mechanismu nebo systému.[49]

Frekvenční standard

Piezoelektrické vlastnosti křemene jsou užitečné jako a standard frekvence.

  • Křemenné hodiny zaměstnávat a krystalový oscilátor vyrobený z křemenného krystalu, který používá kombinaci přímé i konverzní piezoelektriky ke generování pravidelně časované řady elektrických pulsů, které se používají k označení času. The quartz crystal (like any elastický material) has a precisely defined natural frequency (caused by its shape and size) at which it prefers to oscilovat, and this is used to stabilize the frequency of a periodic voltage applied to the crystal.
  • The same principle is used in some rádio vysílače a přijímače a v počítače where it creates a clock pulse. Both of these usually use a multiplikátor frekvence to reach gigahertz ranges.

Piezoelectric motors

A slip-stick actuator
Hlavní článek: Piezoelektrický motor

Types of piezoelectric motor include:

Aside from the stepping stick-slip motor, all these motors work on the same principle. Driven by dual orthogonal vibration modes with a fáze difference of 90°, the contact point between two surfaces vibrates in an eliptický path, producing a třecí force between the surfaces. Usually, one surface is fixed, causing the other to move. In most piezoelectric motors, the piezoelectric crystal is excited by a sinusoida signal at the resonant frequency of the motor. Using the resonance effect, a much lower voltage can be used to produce a high vibration amplitude.

A stick-slip motor works using the inertia of a mass and the friction of a clamp. Such motors can be very small. Some are used for camera sensor displacement, thus allowing an anti-shake function.

Reduction of vibrations and noise

Different teams of researchers have been investigating ways to reduce vibrations in materials by attaching piezo elements to the material. When the material is bent by a vibration in one direction, the vibration-reduction system responds to the bend and sends electric power to the piezo element to bend in the other direction. Future applications of this technology are expected in cars and houses to reduce noise. Further applications to flexible structures, such as shells and plates, have also been studied for nearly three decades.

In a demonstration at the Material Vision Fair in Frankfurt in November 2005, a team from TU Darmstadt v Německo showed several panels that were hit with a rubber mallet, and the panel with the piezo element immediately stopped swinging.

Piezoelectric ceramic fiber technology is being used as an electronic damping system on some HLAVA tennis rackets.[52]

Léčba neplodnosti

In people with previous total fertilization failure, piezoelectric activation of oocytes together with intracytoplasmic sperm injection (ICSI) seems to improve fertilization outcomes.[53]

Chirurgická operace

Piezosurgery[4] Piezosurgery is a minimally invasive technique that aims to cut a target tissue with little damage to neighboring tissues. For example, Hoigne et al.[54] uses frequencies in the range 25–29 kHz, causing microvibrations of 60–210 μm. It has the ability to cut mineralized tissue without cutting neurovascular tissue and other soft tissue, thereby maintaining a blood-free operating area, better visibility and greater precision.[55]

Potenciální aplikace

In 2015, Cambridge University researchers working in conjunction with researchers from the National Physical Laboratory and Cambridge-based dielectric antenna company Antenova Ltd, using thin films of piezoelectric materials found that at a certain frequency, these materials become not only efficient resonators, but efficient radiators as well, meaning that they can potentially be used as antennas. The researchers found that by subjecting the piezoelectric thin films to an asymmetric excitation, the symmetry of the system is similarly broken, resulting in a corresponding symmetry breaking of the electric field, and the generation of electromagnetic radiation.[56][57]

Several attempts at the macro-scale application of the piezoelectric technology have emerged[58][59] to harvest kinetic energy from walking pedestrians.

In this case, locating high traffic areas is critical for optimization of the energy harvesting efficiency, as well as the orientation of the tile pavement significantly affects the total amount of the harvested energy.[60] A density flow evaluation is recommended to qualitatively evaluate the piezoelectric power harvesting potential of the considered area based on the number of pedestrian crossings per unit time.[61] In X. Li's study, the potential application of a commercial piezoelectric energy harvester in a central hub building at Macquarie University in Sydney, Australia is examined and discussed. Optimization of the piezoelectric tile deployment is presented according to the frequency of pedestrian mobility and a model is developed where 3.1% of the total floor area with the highest pedestrian mobility is paved with piezoelectric tiles. The modelling results indicate that the total annual energy harvesting potential for the proposed optimized tile pavement model is estimated at 1.1 MW h/year, which would be sufficient to meet close to 0.5% of the annual energy needs of the building.[61] In Israel, there is a company which has installed piezoelectric materials under a busy highway. The energy generated is adequate and powers street lights, billboards and signs.[Citace je zapotřebí ]

Tire company Goodyear has plans to develop an electricity generating tire which has piezoelectric material lined inside it. As the tire moves, it deforms and thus electricity is generated.[62]

Fotovoltaika

The efficiency of a hybrid fotovoltaický článek that contains piezoelectric materials can be increased simply by placing it near a source of ambient noise or vibration. The effect was demonstrated with organic cells using oxid zinečnatý nanotubes. The electricity generated by the piezoelectric effect itself is a negligible percentage of the overall output. Sound levels as low as 75 decibels improved efficiency by up to 50%. Efficiency peaked at 10 kHz, the resonant frequency of the nanotubes. The electrical field set up by the vibrating nanotubes interacts with electrons migrating from the organic polymer layer. This process decreases the likelihood of recombination, in which electrons are energized but settle back into a hole instead of migrating to the electron-accepting ZnO layer.[63][64]

Viz také

Reference

  1. ^ Holler, F. James; Skoog, Douglas A. & Crouch, Stanley R. (2007). Principy instrumentální analýzy (6. vydání). Cengage Learning. p. 9. ISBN  978-0-495-01201-6.
  2. ^ Harper, Douglas. "piezoelectric". Online slovník etymologie.
  3. ^ πιέζειν, ἤλεκτρον. Liddell, Henry George; Scott, Robert; Řecko-anglický lexikon na Projekt Perseus.
  4. ^ A b Manbachi, A. & Cobbold, R.S.C. (2011). "Development and Application of Piezoelectric Materials for Ultrasound Generation and Detection". Ultrazvuk. 19 (4): 187–96. doi:10.1258 / ult.2011.011027. S2CID  56655834.
  5. ^ Gautschi, G. (2002). Piezoelectric Sensorics: Force, Strain, Pressure, Acceleration and Acoustic Emission Sensors, Materials and Amplifiers. Springer. doi:10.1007/978-3-662-04732-3. ISBN  978-3-662-04732-3.
  6. ^ Krautkrämer, J. & Krautkrämer, H. (1990). Ultrasonic Testing of Materials. Springer. pp. 119–149. ISBN  978-3-662-10680-8.
  7. ^ "How Do Electronic Drums Work? A Beginners Guide To Digital Kits". Studio D: Artist Interviews, Gear Reviews, Product News | Dawsons Music. 2019-04-10. Citováno 2019-10-01.
  8. ^ "Piezo Drum Kit Quickstart Guide". www.sparkfun.com – SparkFun Electronics. Citováno 2019-10-01.
  9. ^ Erhart, Jiří. "Piezoelectricity and ferroelectricity: Phenomena and properties" (PDF). Department of Physics, Technical University of Liberec. Archived from the original on May 8, 2014.CS1 maint: unfit url (odkaz)
  10. ^ Curie, Jacques; Curie, Pierre (1880). "Développement par compression de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à faces inclinées" [Development, via compression, of electric polarization in hemihedral crystals with inclined faces]. Bulletin de la Société Minérologique de France. 3 (4): 90–93. doi:10.3406/bulmi.1880.1564.
    Přetištěno v: Curie, Jacques; Curie, Pierre (1880). "Développement, par pression, de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à faces inclinées". Comptes Rendus (francouzsky). 91: 294–295. Archivováno from the original on 2012-12-05.
    Viz také: Curie, Jacques; Curie, Pierre (1880). "Sur l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à faces inclinées" [On electric polarization in hemihedral crystals with inclined faces]. Comptes Rendus (francouzsky). 91: 383–386. Archivováno from the original on 2012-12-05.
  11. ^ Lippmann, G. (1881). "Principe de la conservation de l'électricité" [Principle of the conservation of electricity]. Annales de chimie et de physique (francouzsky). 24: 145. Archivováno from the original on 2016-02-08.
  12. ^ Curie, Jacques; Curie, Pierre (1881). "Contractions et dilatations produites par des tensions dans les cristaux hémièdres à faces inclinées" [Contractions and expansions produced by voltages in hemihedral crystals with inclined faces]. Comptes Rendus (francouzsky). 93: 1137–1140. Archivováno from the original on 2012-12-05.
  13. ^ Voigt, Woldemar (1910). Lehrbuch der Kristallphysik. Berlin: B. G. Teubner. Archivováno from the original on 2014-04-21.
  14. ^ Katzir, S. (2012). "Who knew piezoelectricity? Rutherford and Langevin on submarine detection and the invention of sonar". Notes Rec. R. Soc. 66 (2): 141–157. doi:10.1098/rsnr.2011.0049.
  15. ^ A b C M. Birkholz (1995). "Crystal-field induced dipoles in heteropolar crystals – II. physical significance". Z. Phys. B. 96 (3): 333–340. Bibcode:1995ZPhyB..96..333B. doi:10.1007/BF01313055. S2CID  122393358. Archivováno from the original on 2016-10-30.
  16. ^ S. Trolier-McKinstry (2008). "Chapter 3: Crystal Chemistry of Piezoelectric Materials". In A. Safari; E.K. Akdo˘gan (eds.). Piezoelectric and Acoustic Materials for Transducer Applications. New York: Springer. ISBN  978-0-387-76538-9.
  17. ^ Robert Repas (2008-02-07). "Sensor Sense: Piezoelectric Force Sensors". Machinedesign.com. Archivovány od originál dne 13. 4. 2010. Citováno 2012-05-04.
  18. ^ IEC 80000-6, item 6-12
  19. ^ http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=121-11-40
  20. ^ Ikeda, T. (1996). Fundamentals of piezoelectricity. Oxford University Press.[ISBN chybí ]
  21. ^ A b Damjanovic, Dragan (1998). "Ferroelectric, dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric thin films and ceramics". Zprávy o pokroku ve fyzice. 61 (9): 1267–1324. Bibcode:1998RPPh...61.1267D. doi:10.1088/0034-4885/61/9/002.
  22. ^ Kochervinskii, V. (2003). "Piezoelectricity in Crystallizing Ferroelectric Polymers". Zprávy o krystalografii. 48 (4): 649–675. Bibcode:2003CryRp..48..649K. doi:10.1134/1.1595194. S2CID  95995717.
  23. ^ "Piezoelectric Crystal Classes". Newcastle University, UK. Archivováno z původního dne 2. dubna 2015. Citováno 8. března 2015.
  24. ^ "Pyroelectric Crystal Classes". Newcastle University, UK. Archivováno z původního dne 2. dubna 2015. Citováno 8. března 2015.
  25. ^ Akizuki, Mizuhiko; Hampar, Martin S.; Zussman, Jack (1979). "An explanation of anomalous optical properties of topaz" (PDF). Mineralogický časopis. 43 (326): 237–241. Bibcode:1979MinM...43..237A. CiteSeerX  10.1.1.604.6025. doi:10.1180/minmag.1979.043.326.05.
  26. ^ Radusinović, Dušan & Markov, Cvetko (1971). "Macedonite – lead titanate: a new mineral" (PDF). Americký mineralog. 56: 387–394. Archivováno (PDF) z původního dne 2016-03-05.
  27. ^ Burke, E. A. J. & Kieft, C. (1971). "Second occurrence of makedonite, PbTiO3, Långban, Sweden". Lithos. 4 (2): 101–104. Bibcode:1971Litho...4..101B. doi:10.1016/0024-4937(71)90102-2.
  28. ^ Jaffe, B.; Cook, W. R.; Jaffe, H. (1971). Piezoelectric Ceramics. New York: Academic.[ISBN chybí ]
  29. ^ Ganeshkumar, Rajasekaran; Somnath, Suhas; Cheah, Chin Wei; Jesse, Stephen; Kalinin, Sergei V.; Zhao, Rong (2017-12-06). "Decoding Apparent Ferroelectricity in Perovskite Nanofibers". ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (48): 42131–42138. doi:10.1021/acsami.7b14257. ISSN  1944-8244. PMID  29130311.
  30. ^ Saito, Yasuyoshi; Takao, Hisaaki; Tanil, Toshihiko; Nonoyama, Tatsuhiko; Takatori, Kazumasa; Homma, Takahiko; Nagaya, Toshiatsu; Nakamura, Masaya (2004-11-04). "Lead-free piezoceramics". Příroda. 432 (7013): 81–87. Bibcode:2004Natur.432...84S. doi:10.1038/nature03028. PMID  15516921. S2CID  4352954.
  31. ^ Gurdal, Erkan A.; Ural, Seyit O.; Park, Hwi-Yeol; Nahm, Sahn; Uchino, Kenji (2011). "High Power (Na0.5K.0.5)NbO3-Based Lead-Free Piezoelectric Transformer". Japonský žurnál aplikované fyziky. 50 (2): 027101. Bibcode:2011JaJAP..50b7101G. doi:10.1143/JJAP.50.027101. ISSN  0021-4922.
  32. ^ Migliorato, Max; et al. (2014). "A Review of Non Linear Piezoelectricity in Semiconductors". AIP Conf Proc. AIP Conference Proceedings. 1590 (N/A): 32–41. Bibcode:2014AIPC.1590...32M. doi:10.1063/1.4870192.
  33. ^ A b C d Heywang, Walter; Lubitz, Karl; Wersing, Wolfram, eds. (2008). Piezoelectricity : evolution and future of a technology. Berlín: Springer. ISBN  978-3540686835. OCLC  304563111.
  34. ^ A b C d Sappati, Kiran; Bhadra, Sharmistha; Sappati, Kiran Kumar; Bhadra, Sharmistha (2018). "Piezoelectric Polymer and Paper Substrates: A Review". Senzory. 18 (11): 3605. doi:10.3390/s18113605. PMC  6263872. PMID  30355961.
  35. ^ Ma, Si Wei; Fan, You Jun; Li, Hua Yang; Su, Li; Wang, Zhong Lin; Zhu, Guang (2018-09-07). "Flexible Porous Polydimethylsiloxane/Lead Zirconate Titanate-Based Nanogenerator Enabled by the Dual Effect of Ferroelectricity and Piezoelectricity". ACS Applied Materials & Interfaces. 10 (39): 33105–33111. doi:10.1021/acsami.8b06696. ISSN  1944-8244. PMID  30191707.
  36. ^ Chen, Xiaoliang; Parida, Kaushik; Wang, Jiangxin; Xiong, Jiaqing; Lin, Meng-Fang; Shao, Jinyou; Lee, Pooi See (2017-11-20). "A Stretchable and Transparent Nanocomposite Nanogenerator for Self-Powered Physiological Monitoring". ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (48): 42200–42209. doi:10.1021/acsami.7b13767. ISSN  1944-8244. PMID  29111642.
  37. ^ Moody, M. J.; Marvin, C. W.; Hutchison, G. R. (2016). "Molecularly-doped polyurethane foams with massive piezoelectric response". Journal of Materials Chemistry C. 4 (20): 4387–4392. doi:10.1039/c6tc00613b. ISSN  2050-7526.
  38. ^ Lee, B. Y.; Zhang, J .; Zueger, C.; Chung, W. J.; Yoo, S. Y.; Wang, E.; Meyer, J.; Ramesh, R.; Lee, S. W. (2012-05-13). "Virus-based piezoelectric energy generation". Přírodní nanotechnologie. 7 (6): 351–356. Bibcode:2012NatNa...7..351L. doi:10.1038/nnano.2012.69. PMID  22581406.
  39. ^ Tao, Kai; et, al (2019). "Stable and Optoelectronic Dipeptide Assemblies for Power Harvesting". Materiály dnes. 30: 10–16. doi:10.1016/j.mattod.2019.04.002. PMC  6850901. PMID  31719792.
  40. ^ Guerin, Sarah; Stapleton, Aimee; Chovan, Drahomir; Mouras, Rabah; Gleeson, Matthew; McKeown, Cian; Noor, Mohamed Radzi; Silien, Christophe; Rhen, Fernando M. F.; Kholkin, Andrei L.; Liu, Ning (February 2018). "Control of piezoelectricity in amino acids by supramolecular packing". Přírodní materiály. 17 (2): 180–186. doi:10.1038/nmat5045. ISSN  1476-1122. PMID  29200197.
  41. ^ "Market Report: World Piezoelectric Device Market". Market Intelligence. Archivováno from the original on 2011-07-03.
  42. ^ Richard, Michael Graham (2006-08-04). "Japan: Producing Electricity from Train Station Ticket Gates". Objímač stromů. Discovery Communications, LLC. Archivováno from the original on 2007-07-09.
  43. ^ Wright, Sarah H. (2007-07-25). "MIT duo sees people-powered "Crowd Farm"". MIT news. Massachusetts Institute of Technology. Archivováno from the original on 2007-09-12.
  44. ^ Kannampilly, Ammu (2008-07-11). "How to Save the World One Dance at a Time". ABC News. Archivováno from the original on 2010-10-31.
  45. ^ Barbehenn, George H. (October 2010). "True Grid Independence: Robust Energy Harvesting System for Wireless Sensors Uses Piezoelectric Energy Harvesting Power Supply and Li-Poly Batteries with Shunt Charger". Journal of Analog Innovation: 36.
  46. ^ Phillips, James R. (2000-08-10). "Piezoelectric Technology: A Primer". eeProductCenter. TechInsights. Archivovány od originál dne 06.10.2010.
  47. ^ Speck, Shane (2004-03-11). "How Rocket-Propelled Grenades Work by Shane Speck". HowStuffWorks.com. Archivováno z původního dne 2012-04-29. Citováno 2012-05-04.
  48. ^ Moubarak, P.; et al. (2012). "A Self-Calibrating Mathematical Model for the Direct Piezoelectric Effect of a New MEMS Tilt Sensor". Deník senzorů IEEE. 12 (5): 1033–1042. Bibcode:2012ISenJ..12.1033M. doi:10.1109/jsen.2011.2173188. S2CID  44030488.
  49. ^ A b Shabestari, N. P. (2019). "Fabrication of a simple and easy-to-make piezoelectric actuator and its use as phase shifter in digital speckle pattern interferometry". Journal of Optics. 48 (2): 272–282. doi:10.1007/s12596-019-00522-4. S2CID  155531221.
  50. ^ Le Letty, R.; Barillot, F.; Lhermet, N.; Claeyssen, F.; Yorck, M.; Gavira Izquierdo, J.; Arends, H. (2001). "The scanning mechanism for ROSETTA/MIDAS from an engineering model to the flight model". In Harris, R. A. (ed.). Proceedings of the 9th European Space Mechanisms and Tribology Symposium, 19–21 September 2001, Liège, Belgium. 9th European Space Mechanisms and Tribology Symposium. ESA SP-480. 480. pp. 75–81. Bibcode:2001ESASP.480...75L. ISBN  978-92-9092-761-7.
  51. ^ Simonsen, Torben R. (27 September 2010). "Piezo in space". Electronics Business (in Danish). Archivovány od originál dne 29. září 2010. Citováno 28. září 2010.
  52. ^ "Isn't it amazing how one smart idea, one chip and an intelligent material has changed the world of tennis?". Head.com. Archivovány od originál dne 22. února 2007. Citováno 2008-02-27.
  53. ^ Baltaci, Volkan; Ayvaz, Özge Üner; Ünsal, Evrim; Aktaş, Yasemin; Baltacı, Aysun; Turhan, Feriba; Özcan, Sarp; Sönmezer, Murat (2009). "The effectiveness of intracytoplasmic sperm injection combined with piezoelectric stimulation in infertile couples with total fertilization failure". Plod Sterilní. 94 (3): 900–904. doi:10.1016/j.fertnstert.2009.03.107. PMID  19464000.
  54. ^ Hoigne, D.J.; Stubinger, S.; von Kaenel, O.; Shamdasani, S.; Hasenboehler, P. (2006). "Piezoelectric osteotomy in hand surgery: first experiences with a new technique". BMC Musculoskelet. Disord. 7: 36. doi:10.1186/1471-2474-7-36. PMC  1459157. PMID  16611362.
  55. ^ Labanca, M.; Azzola, F.; Vinci, R.; Rodella, L. F. (2008). "Piezoelectric surgery: twenty years of use". Br. J. Oral Maxillofac. Surg. 46 (4): 265–269. doi:10.1016/j.bjoms.2007.12.007. PMID  18342999.
  56. ^ Sinha, Dhiraj; Amaratunga, Gehan (2015). "Electromagnetic Radiation Under Explicit symmetry Breaking". Dopisy o fyzické kontrole. 114 (14): 147701. Bibcode:2015PhRvL.114n7701S. doi:10.1103/physrevlett.114.147701. PMID  25910163.
  57. ^ "New understanding of electromagnetism could enable 'antennas on a chip'". cam.ac.uk. 2015-04-09. Archivováno z původního dne 2016-03-04.
  58. ^ Takefuji, Y. (April 2008). "And if public transport does not consume more of energy?" (PDF). Le Rail: 31–33.
  59. ^ Takefuji, Y. (September 2008). Known and unknown phenomena of nonlinear behaviors in the power harvesting mat and the transverse wave speaker (PDF). international symposium on nonlinear theory and its applications.
  60. ^ Deutz, D.B.; Pascoe, J.-A.; van der Zwaag, S.; de Leeuw, D.M.; Groen, P. (2018). "Analysis and experimental validation of the figure of merit for piezoelectric energy harvesters". Materiálové horizonty. 5 (3): 444–453. doi:10.1039/c8mh00097b.
  61. ^ A b Li, Xiaofeng; Strezov, Vladimir (2014). "Modelling piezoelectric energy harvesting potential in an educational building". Přeměna a správa energie. 85: 435–442. doi:10.1016/j.enconman.2014.05.096.
  62. ^ "Goodyear Is Trying to Make an Electricity-Generating Tire". WIRED. 2015-03-12. Archivováno z původního dne 11. května 2016. Citováno 14. června 2016.
  63. ^ Heidi Hoopes (November 8, 2013). "Good vibrations lead to efficient excitations in hybrid solar cells". Gizmag.com. Archivováno od originálu 11. listopadu 2013. Citováno 2013-11-11.
  64. ^ Shoaee, S.; Briscoe, J.; Durrant, J. R.; Dunn, S. (2013). "Acoustic Enhancement of Polymer/ZnO Nanorod Photovoltaic Device Performance". Pokročilé materiály. 26 (2): 263–268. doi:10.1002/adma.201303304. PMID  24194369.

Mezinárodní standardy

  • EN 50324 (2002) Piezoelectric properties of ceramic materials and components (3 parts)
  • ANSI-IEEE 176 (1987) Standard on Piezoelectricity
  • IEEE 177 (1976) Standard Definitions & Methods of Measurement for Piezoelectric Vibrators
  • IEC 444 (1973) Basic method for the measurement of resonance freq & equiv series resistance of quartz crystal units by zero-phase technique in a pi-network
  • IEC 302 (1969) Standard Definitions & Methods of Measurement for Piezoelectric Vibrators Operating over the Freq Range up to 30 MHz

externí odkazy