Как работает пьезоэлемент в зажигалке: BRIG :: Устройство зажигалок

Зажигалка пьезо цена

Для любого курильщика такой прибор, как зажигалка, является крайне необходимым и важным предметом. Для современного человека она служит не только предметом для поджигания огня или сигареты, но и выступает частью стиля. Таким образом, можно показать свой статус и выделиться. Сегодня приобрести такое устройство проще простого. В каталоге товаров нашего магазина каждый найдет что-то для себя. Кто-то отдает предпочтение классическим моделям, кто-то – более функциональным. Зажигалки пьезо могут быть оснащены фонариками, открывалками и прочими полезными мелочами. Также сейчас очень популярны элитные зажигалки. Как уже упоминалось выше, это часть имиджа и стиля делового человека. Они имеют разнообразный внешний вид. Помимо моделей привычной для нас формы, это могут быть зажигалки в виде разных предметов – оружия, брелока и прочего.

Если Вы думаете, что подарить сотрудникам, клиентам или партнерам Вашей компании, хорошим вариантом станет зажигалка пьезо, цена которой не отразится на Вашей финансовой ситуации. Такие устройства уже давно применяются в качестве сувениров, а грамотный и хороший бизнес не обойдется без логотипа. Благодаря такому ходу можно создать неплохую имиджевую рекламу. Она очень просто работает и производит в основном хороший эффект. Количество клиентов Вашей фирмы намного увеличится.

Принцип работы пьезозажигалки

Пьезоэлемент – это кристалл кварца, который обладает пьезоэлектрическими свойствами. Кристаллическая решетка деформируется, а размеры кристалла меняются, когда к пьезоэллементу прилагается напряжение. Слабый удар по кристаллу, который находится в зажигалке, вызывает напряжение в пару сотен вольт. Газ загорается благодаря искре, которая возникает между электродами.

Кремневая ил пьезовая зажигалка?

Обычно, пьезозажигалки служат дольше механических. Их секрет долгой работы заключается в абсолютном отсутствии трения элементов. Если вдруг пьезоэлемент сломается, починить его уже не удастся. Но стоит отметить, что пьезоэлемент довольно редко выходит из строя. Часто производители изготавливают зажигалки пьезо, цена которых в нашем магазине невысокая, уже заправленными. Одно такое устройство будет Вам служить долгие годы. Также пьезозажигалкам утечка газа не страшна, в отличие от кремневых. Речь, конечно же, идет о высококачественных и надежных изделиях от проверенных производителей, а не о тех моделях, что предлагаются на «черном» рынке. Выбор между пьезозажигалкой и механической зависит от Ваших личных предпочтений.

Достоинства интернет-магазина TopLighter

• Самые выгодные цены.
• Высококачественная продукция. Все модели изготовлены из прочных материалов.
• Индивидуальный подход к клиенту.
• Многолетний опыт работы. Положительная репутация и отзывы клиентов свидетельствуют о надежности нашей компании.
• Оперативность и исполнительность.
• Доставка возможна и в выходные дни.
• Удобство. Вам не нужно выходить из дома. Заказ оформляется на сайте.
• Большой ассортимент товаров.
• Вся продукция имеется на складе.

Товары нашего интернет-магазина изготовлена из качественных материалов. Мы гарантируем их долговечность. Зажигалка пьезо по доступной цене – это предмет, который на многие годы может стать Вашей фишкой и подчеркнет Вашу индивидуальность. С нами очень легко сотрудничать. Для получения более подробной информации звоните по указанному на сайте номеру. Менеджеры магазина ответят на все Ваши вопросы касательно покупки. 

Пьезозажигалка отличная замена спичкам

О насПокупателямБрендыОплатаДоставкаНовостиБиблиотекаКонтакты

—

Хозтовары, посуда, товары для уборки и дачи нового поколения

Вступить в клуб будущего

+7 (495) 249-32-32

пн-пт 9-21; сб-вс 9-19

Задать вопрос Слоне

Вход

Регистрация

ГлавнаяНовостиПьезозажигалка отличная замена спичкам

Спички на кухне остались в прошлом, им на смену пришли удобные и высокотехнологичные пьезожигалки. Эргономичные ручки и длинные носики позволяют с легкостью поджечь газ на плите, в духовке, в камине, в мангале и др.  

Пьезозажигалка – это универсальное устройство, что функционирует без кремня, необходимости дополнительной заправки или подзарядки, доступа к электросети. Они оснащаются износоустойчивыми кристаллами, срок службы которых измеряется десятилетиями. Пьезозажигалка станет отличным приобретением не только для квартиры, для загородного дома или дачи. 

Модельный ряд пьезозажигалок предлагает купить газовую зажигалку в форме пистолета или классической модификации. Для сложных газовых устройств предлагаются пьезозажигалки с гибкой трубкой.

Каталог пьезозажигалок

		Пьезозажигалка JZDD-25-R Универсальная зажигалка для безопасного воспламенения газа. Работает без использования кремния, батареек и зарядного устройства. Подходит для любых видов газовых колонок, духовых шкафов или барбекю. Размер 0,3×0,07×0,045 см. Упаковка блистер. Заказать пьезозажигалку можно на нашем сайте. Это не займет у Вас более 1 минуты.
		Зажигалка газовая Ecos GL-001B Универсальная газовая зажигалка, который вы сможете поджечь газовую плиту, барбекю, свечи или камин. Зажигалка имеет регулятор уровня пламени, многоразовую заправку сжиженным газом (пропан, бутан), блокировку кнопки поджига. Цвет синий.
		Зажигалка газовая т.м. Ecos GLF-002G Универсальная газовая зажигалка с гибкой трубкой подходит для безопасного поджига газовой плиты, барбекю, свеч, камина. Отличительные особенности: регулятор уровня пламени, многоразовая заправка сжиженным газом (пропан, бутан), блокировка кнопки поджига. Цвет зеленый. Размер 0,311×0,095×0,032 см. Заказать газовую зажигалку можно на нашем сайте. Это не займет у Вас более 1 минуты.

 

С уважением,
Команда интернет-проекта “SLONcom”

#Хозтовары и посуда в Cash&Carry будущего

New

Среди новинок вы сможете найти широкий выбор современных эмалированных кастрюль и ковшей объемами от 1 литра до 5,5 литров.

15 марта 2023

В преддверии грядущего 23 февраля мы предлагаем Вам идею подарка: бритвы и средства для бритья. Потому что в бритье комфорт очень важен!

13 февраля 2023

В каталоге: грунты, горшочки для рассады, торфяные горшочки, балконные ящики, удобрения. Готовьтесь к началу посадочных работ с нами!

10 февраля 2023

© 2013-2023 Cash@Carry “Хозтовары & Посуда”

Склад-магазин хозтоваров и посуды по оптовым ценам

Поиск товаровWeb-версии рассылокЗаказ хозтоваровOffline каталог, Том 1йДокументыСлонЯ – встречайте!География СлонИКонтактыПолитика конфиденциальностиКарта сайта

+7 (495) 249-32-32

г. Москва, пос. Сосенское,

ул. Адмирала Корнилова,
д. 37/1, стр. 1 Написать нам

Пьезоэлектричество – Как это работает?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 21 мая 2022 г.

Вы, вероятно, использовали пьезоэлектричество (произносится как «пи-ай-зо-электричество») сегодня не раз. Если у вас есть кварцевые часы, пьезоэлектричество – это то, что помогает ему сохранять правильное время. Если вы были написать письмо или эссе на компьютере с помощью программное обеспечение для распознавания голоса, микрофон, в который вы говорили, вероятно, использовался пьезоэлектричество, чтобы превратить звуковую энергию вашего голоса в электрические сигналы, которые ваш компьютер может интерпретировать. Если вы немного меломан и любит слушать музыку на виниле, свой граммофон использовал бы пьезоэлектричество, чтобы «читать» звуки с ваши записи LP. Пьезоэлектричество (буквально «давящее электричество») намного проще, чем кажется: это просто означает использование кристаллов для преобразования механической энергии в электричество или наоборот. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает и почему это так полезно!

Фото: Пьезоэлектрический привод, используемый НАСА для различного рода испытаний. Фото предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Содержание

1. Что такое пьезоэлектричество?
2. Что вызывает пьезоэлектричество?
3. Как работает пьезоэлектричество
4. Для чего используется пьезоэлектричество?
5. Сбор энергии с помощью пьезоэлектричества?
6. Кто открыл пьезоэлектричество?
7. Узнать больше

Что такое пьезоэлектричество?

Сожмите определенные кристаллы (например, кварц), и вы сможете сделать поток электричества через их.

Обычно верно и обратное: если вы пропускаете электричество через те же кристаллы они «протискиваются» вибрируя взад и вперед. Короче говоря, это пьезоэлектричество. но ради науки давайте формальное определение:

Пьезоэлектричество (также называемое пьезоэлектрическим эффектом) появление электрического потенциала (другими словами, напряжения) по бокам кристалла, когда вы подвергаете его механическому стресс (при сдавливании).

На практике кристалл становится своего рода крошечная батарея с положительным зарядом на одной стороне и отрицательным зарядом на противоположном лице; ток течет, если мы соединим две грани вместе, чтобы сделать цепь. При обратном пьезоэлектрическом эффекте кристалл становится механически напряженным (деформируется по форме) при к его противоположным сторонам приложено напряжение.

Что вызывает пьезоэлектричество?

Подумайте о кристалле, и вы, вероятно, представите себе шары (атомы), закрепленные на стержнях (связи, которые держите их вместе), что-то вроде альпинистской рамы.

Теперь по кристаллам, ученые не обязательно имеют в виду интригующие кусочки скалы, которые вы находите в сувенирных лавках: кристалл — научное название любого твердый чей атомы или молекулы расположены очень упорядоченным образом на основе бесконечные повторения одного и того же основного атомного строительного блока (называется элементарной ячейкой). Итак, кусок железо — такой же кристалл, как и кусок кварца. В кристалле то, что у нас есть, на самом деле меньше похоже на лазалки. (который не обязательно имеет упорядоченную повторяющуюся структуру) и больше похоже на трехмерные узорчатые обои.

Произведение искусства: Что ученые подразумевают под кристаллом: правильное, повторяющееся расположение атомов в твердом теле. Атомы практически неподвижны, но могут слегка вибрировать.

В большинстве кристаллов (таких как металлы) элементарная ячейка (основная повторяющаяся единица) симметрична; в пьезоэлектрических кристаллах это не так. Обычно пьезоэлектрические кристаллы электрически нейтральны: атомы внутри них могут быть не расположены симметрично, но их электрические заряды идеально сбалансированный: положительный заряд в одном месте компенсирует отрицательный зарядка рядом.

Однако, если вы сожмете или растянете пьезоэлектрический кристалла, вы деформируете структуру, сближая часть атомов вместе или дальше друг от друга, нарушая баланс положительных и отрицательный и вызывающий появление чистых электрических зарядов. Этот эффект несет через всю структуру так чистый положительный и отрицательный заряды появляются на противоположных внешних гранях кристалла.

Обратно-пьезоэлектрический эффект происходит обратным образом. Положите напряжение на пьезоэлектрическом кристалле, и вы подвергаете атомов внутри него к «электрическому давлению». они должны двигаться балансировать себя — и это то, что заставляет пьезоэлектрические кристаллы деформируются (слегка меняют форму) при подаче напряжения через них.

Для чего используется пьезоэлектричество?

Фото: Типовой пьезоэлектрический преобразователь. Это звонок в моем стационарном телефоне: он издает особенно пронзительный и ужасный чирикающий звук, когда звонит телефон!

Существуют всевозможные ситуации, когда нам нужно преобразовать механическую энергию (давление или движение) в электрические сигналы или наоборот. Часто мы можем сделать это с помощью пьезоэлектрического преобразователя. преобразователь это просто устройство, преобразующее небольшое количество энергии из одного вида в другой (например, преобразование света, звука или механического давления в электрические сигналы).

В ультразвуковом оборудовании пьезоэлектрический преобразователь преобразует электрическую энергию в чрезвычайно быстрые механические колебания — фактически настолько быстрые, что издает звуки, но те, которые слишком высоки для наших ушей, чтобы услышать. Эти ультразвуковые колебания могут быть использованы для сканирование, очистка и многое другое.

В микрофон нам нужно преобразовать звуковая энергия (волны давления, проходящие через воздух) в электрическую энергию — и это что-то пьезоэлектрическое. кристаллы могут помочь нам с. Просто приклейте вибрирующую часть микрофон к кристаллу и, как напорные волны от твоего голоса прибудут, они заставят кристалл двигаться вперед и назад, создавая соответствующие электрические сигналы. «Игла» в граммофоне (иногда его называют проигрывателем) работает противоположным образом. Как игла с алмазным наконечником движется по спиральной канавке в вашей пластинке, она удары вверх и вниз. Эти вибрации толкают и тянут легкий пьезоэлектрический кристалл, генерирующий электрические сигналы, затем преобразуется обратно в слышимые звуки.

Фото: Стилус проигрывателя грампластинок (фото снизу): Если вы все еще проигрываете грампластинки, вы будете использовать такой стилус для преобразования механических ударов на грампластинке в звуки, которые вы слышите. Игла (серебристая горизонтальная планка) содержит крошечный алмазный кристалл (маленькая точка на конце справа), который подпрыгивает вверх и вниз в канавке для записи. Вибрации искажают пьезоэлектрический кристалл внутри желтого картриджа, который генерирует электрические сигналы, которые усиливаются для создания звуков, которые вы слышите.

В кварцевых часах обратный пьезоэлектрический эффект используется для очень точного определения времени. Электрическая энергия от батареи подается в кристалл для заставить его колебаться тысячи раз в секунду. Затем часы используют электронная схема, превращающая это в более медленные удары с частотой один раз в секунду что крошечный мотор и некоторая точность шестерни используются для движения секундной, минутной и часовой стрелок вокруг циферблата.

Пьезоэлектричество также используется, но гораздо более грубо, в искровых зажигалках для газовых плит и барбекю. Нажмите выключатель прикуривателя, и вы услышите щелчок и увидеть искры появляются. Что вы делаете, когда вы нажимаете переключатель, сжимает пьезоэлектрический кристалл, генерирует напряжение и заставляя искру лететь через небольшой зазор.

Если у вас на столе стоит струйный принтер, он использует точные «шприцы» для распыления капель чернила на бумагу. Некоторые струйные принтеры разбрызгивают шприцы с помощью пьезоэлектрических кристаллов с электронным управлением, которые сжимают и выжимают их «плунжеры»; Пузырьковые струйные принтеры Canon сжигают чернила, вместо этого нагревая их. (Более подробную информацию об обоих методах вы найдете в нашей статье о струйных принтерах). Фото предоставлено НАСА.

Вы также обнаружите, что пьезоэлектричество играет роль в некоторых типах тензодатчиков. Если вы хотите определить, не слишком ли сильно вибрирует что-то вроде крыла самолета, привяжите к нему полоску пьезоэлектрического материала, и вы сможете измерить, насколько оно деформируется из-за тока, который оно генерирует при изгибе.

Сбор энергии с помощью пьезоэлектричества?

Если вы можете получить крошечную часть электричества, нажав один раз на один пьезоэлектрический кристалл, сможете ли вы получить значительное количество электричества, нажимая много кристаллов снова и снова? Что, если мы закопаем кристаллы под городскими улицами и тротуарами, чтобы улавливать энергию, когда мимо проезжают машины и люди? Эта идея, известная как сбор энергии привлек внимание многих людей. Изобретатели предлагали всевозможные идеи для хранения энергии с помощью скрытых пьезоэлектрических устройств, от обуви, которая преобразует ваши движения в тепло, чтобы согреть ваши ноги, и мобильных телефонов, которые заряжаются от движений вашего тела, до дорог, питающих уличные фонари, контактных линз, которые захватывают свет. энергию, когда вы моргаете, и даже гаджеты, которые производят энергию из давления падающего дождя.

Работа: Сбор энергии? Изобретатели подали множество патентов на носимые гаджеты, которые будут генерировать небольшое количество электричества от движений вашего тела. Этот пример представляет собой ботинок со встроенным пьезоэлектрическим преобразователем (1), который пружинит вверх и вниз при ходьбе, посылая электричество в цепь (2) и сохраняя его в батарее (3).

Сбор энергии – хорошая идея? На первый взгляд все, что сводит к минимуму потери энергии и повышает эффективность, кажется действительно разумным. Если бы вы могли использовать пол продуктового магазина для сбора энергии от ног спешащих покупателей, толкающих свои тяжелые тележки, и использовать ее для питания освещения магазина или его холодильных шкафов, конечно, это должно быть хорошо? Иногда сбор энергии действительно может обеспечить приличное, хотя и довольно скромное, количество энергии.

Проблема, однако, в том, что схемы сбора энергии могут сильно отвлекать от лучших идей. Рассмотрим, например, концепцию строительства улиц с пьезоэлектрическими «виброполосами», которые поглощают энергию проходящего транспорта. Автомобили — чрезвычайно неэффективные машины, и лишь небольшое количество (примерно 15 процентов) энергии их топлива дает вам силы в дороге. Только часть этой фракции доступна для восстановления с дороги, и вы не сможете восстановить всю эту часть со 100-процентной эффективностью. Таким образом, количество энергии, которое вы могли бы практически восстановить, и прирост эффективности, который вы бы получили за потраченные деньги, были бы ничтожными. Если вы действительно хотите экономить энергию от автомобилей, разумный способ сделать это — решить проблему неэффективности автомобильного транспорта гораздо раньше; например, путем разработки более эффективных двигателей, поощрения людей к совместному использованию автомобилей, перехода от бензиновые двигатели к электромобили и тому подобное.

Это не значит, что сбору энергии не место; это может быть действительно полезно для зарядки мобильных устройств с использованием энергии, которая в противном случае была бы потрачена впустую. Представьте, например, мобильный телефон, который автоматически заряжается каждый раз, когда он качается в вашем кармане. Тем не менее, когда дело доходит до экономии энергии, мы всегда должны рассматривать более широкую картину и следить за тем, чтобы время и деньги, которые мы вкладываем, приносили наилучшие результаты.

Кто открыл пьезоэлектричество?

Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1880 году двумя французскими физиками, братьями Пьер и Поль-Жак Кюри в кристаллах кварца, турмалина и сегнетовая соль (виннокислый калий-натрия). Они взяли название от греческое слово piezein, что означает «давить». Жак подытожил это наблюдение в статье 1889 года в журнале Annales de Chimie et de Physique . (мой собственный очень грубый перевод с французского):

«Если тянуть или сжимать вдоль главной оси [блока кварца], на концах этой оси появляются равные количества электричества противоположных знаков, пропорциональные действующей силе и не зависящие от размеров кварца».

Произведение: Иллюстрации работ Кюри из Quartz Piezo-Electrique: Extrait de la These de J. CURIE: Annales de Chimie et de Physique, t. XVII, 1889, с. 392.

Узнайте больше

На этом сайте

• Электричество
• Микрофоны
• Кварцевые часы и часы
• Твердые вещества, жидкости и газы
• УЗИ

Практические демонстрации

• Простая демонстрация пьезоэлектричества: попробуйте сами пьезоэлектричество с помощью доктора Джонатана Хэйра и Центра творческой науки.
• Как сделать пьезоэлектрический звукосниматель для трубы: забавный инструктаж использует пьезоэлектричество для преобразования старомодного звука трубы в нечто более интересное.

Статьи

Новости и научно-популярные новости

• Новая лидарная система обещает 3D-видение для камер, автомобилей и ботов Марка Харриса. IEEE Spectrum, 21 апреля 2022 г. Пьезоэлектричество лежит в основе лидара нового типа.
• Лучшее ультразвуковое изображение и сонар через самарий, Чарльз К. Чой. IEEE Spectrum, 18 апреля 2019 г.. Самарий позволяет пьезоэлектрическим преобразователям генерировать гораздо больший заряд, что потенциально дает оборудованию для медицинской визуализации гораздо более высокое разрешение (показывая больше деталей).
• Fitbit для желудка от Меган Скуделлари. IEEE Spectrum, 11 октября 2017 г. Исследователи разрабатывают пьезоэлектрический датчик желудка.
• Хорошие вибрации? Калифорния проведет испытания, используя дорожный грохот в качестве источника энергии, Филип Э. Росс. IEEE Spectrum, 19 апреля 2017 г. Могут ли пьезоэлектрические шумоподавители генерировать полезное количество энергии? Учитывая, сколько энергии автомобили тратят на преобразование топлива в движение, мысль о сборе крошечной доли этой энергии сама по себе может быть пустой тратой (умственной) энергии.
• Волокно, собирающее энергию, изобретено в Университете Болтона: BBC News, 28 июня 2011 г. Гибкие пьезоэлектрические волокна могут быть вшиты в вашу одежду, чтобы заряжать ваш MP3-плеер или мобильный телефон во время движения!
• Вертолеты будущего станут умнее: НАСА, 25 февраля 2009 г. Ученые НАСА считают, что пьезоэлектрические лопасти могут сделать вертолеты тише и экономичнее.
• На шаг ближе к комплекту с автономным питанием: BBC News, 4 декабря 2008 г. Описывает, как небольшие пьезоэлектрические генераторы можно использовать для создания различных гаджетов с автономным питанием.
• Имплантат может помочь глухим услышать музыку: BBC News, 19 октября 2005 г. Как пьезоэлектрические материалы используются в новых кохлеарных имплантах для улучшения слуха глухих.

Более научно-технические

• От пояснения к описанию: Молекулярные и феноменологические теории пьезоэлектричества Шауль Кацир, Исторические исследования в области физических и биологических наук, Vol. 34, № 1 (2003), стр. 69–94. История того, как ученые пытались объяснить пьезоэлектричество с момента его открытия. включая сравнение теорий, выдвинутых Жаком и Пьером Кюри, Полом Чермаком, Вольдемаром Фойгтом, Эдуардом Рике и лордом Кельвином.
• Кто знал пьезоэлектричество? Резерфорд и Ланжевен об обнаружении подводных лодок и изобретении гидролокатора Шаулем Кациром, Заметки и отчеты Лондонского королевского общества, Vol. 66, № 2 (20 июня 2012 г.), стр. 141–157. Как Эрнест Резерфорд и Поль Ланжевен (независимо) пытались разработать пьезоэлектрические методы обнаружения подводных лодок во время Первой мировой войны.
• Открытие пьезоэлектрического эффекта Шаулем Кациром, Архив истории точных наук, Том. 57, № 1 (январь 2003 г.), стр. 61–9.1.
• Quartz Piezo-Electrique: Extrait de la These de J. CURIE: Annales de Chimie et de Physique, t. XVII, 1889, с. 392. Это перепечатка одной из статей Жака Кюри из Произведения Пьера Кюри Пьера Кюри, стр. 554

Книги

• Пьезоэлектрические материалы: применение в SHM, сборе энергии и биомеханике Суреш Бхалла, Сумедха Мохарана, Навит Каур и Висалакши Талакокула. Wiley/Athena, 2017. Актуальное введение, связывающее теоретические аспекты пьезоэлектричества с практическими приложениями в медицине и производстве энергии.
• Piezoelectric Ceramics: Principles and Applications: APC International, Ltd. 2011. Содержательное (114 страниц) введение в принципы пьезоэлектричества и его использование в различных типах генераторов, датчиков, приводов и преобразователей.
• Начало пьезоэлектричества: исследование мирской физики Шауля Кацира. Springer, 2011. Увлекательный исторический отчет о том, как пьезоэлектрический эффект был открыт и объяснен множеством различных теорий и моделей.
• Пьезоэлектричество: эволюция и будущее технологии Уолтера Хейванга, Карла Любица и Вольфрама Версинга. Springer, 2008. Что такое пьезоэлектричество и как мы можем применить его в медицине, обороне и других важных сферах жизни общества?

Патенты

Изобретатели годами придумывали всевозможные творческие способы использования пьезоэлектричества. Вот несколько примеров из базы данных Ведомства по патентам и товарным знакам США:

• Патент США: US 20140128753 A1: Пьезоэлектрическое измерение частоты сердечных сокращений для носимых устройств или мобильных устройств, Майкл Эдвард Смит, Луна и др., 8 мая 2014 г. датчик, который может контролировать ваше сердце и отправлять данные на ваш мобильный телефон (или аналогичное мобильное устройство).
• Патент США: 8,087,186: Пьезоэлектрические обогреватели для пальцев ног для защиты от обморожения, Джахангир С. Растегар, 3 января 2012 г. В этих туфлях используются пьезоэлектрические материалы для преобразования повторяющихся сдавливаний и растяжений вашей обуви в электрическую энергию, которая может согреть ваши ноги.
• Патент США: 20050127677: Дорога, вырабатывающая электроэнергию за счет включения пьезоэлектрических материалов, Джеффри Латтрулл, 16 июня 2005 г. Описывает метод сбора энергии с дорог. Патент США: 8 278 800: Многослойный пьезоэлектрический генератор, автор Haim Abramovich et al, Innowattech, 2 октября 2010 г. , представляет собой вариант той же основной идеи с более подробной информацией о том, как на самом деле будут работать дорожные генераторы.
• Патент США: 4,685,296: Преобразование энергии океанских волн с использованием элементов из пьезоэлектрических материалов, Джозеф Р. Бернс, 11 августа 1987 г. В этом изобретении пьезоэлектрические материалы генерируют электричество за счет движения океанских волн вверх и вниз.
• Патент США: 5,598,196: Пьезоэлектрическая струйная печатающая головка и способ изготовления Хилариона Брауна, Eastman Kodak, 28 января 1987 г. Струйная печатающая головка, которая выбрасывает точные капли чернил с использованием пьезоэлектрических материалов.

Пьезоэлектрический эффект — пьезоэлектрические двигатели и системы движения

Что такое пьезоэлектрический эффект?

Пьезоэлектрический эффект — это способность некоторых материалов генерировать электрический заряд в ответ на приложенное механическое напряжение. Слово пьезоэлектрический происходит от греческого piezein, что означает сжимать или давить, и piezo, что в переводе с греческого означает «толкать».

Одной из уникальных характеристик пьезоэлектрического эффекта является то, что он является обратимым, т. е. материалы, проявляющие прямой пьезоэлектрический эффект (генерация электричества при приложении напряжения), также демонстрируют обратный пьезоэлектрический эффект (генерирование напряжения при воздействии электрического поля). применены).

Когда пьезоэлектрический материал подвергается механическому воздействию, происходит смещение центров положительного и отрицательного заряда в материале, в результате чего возникает внешнее электрическое поле. При реверсировании внешнее электрическое поле либо растягивает, либо сжимает пьезоэлектрический материал.

Пьезоэлектрический эффект очень полезен во многих приложениях, связанных с производством и обнаружением звука, генерацией высоких напряжений, генерацией электронных частот, микровесами и сверхточной фокусировкой оптических сборок. Он также является основой ряда научных инструментальных методов с атомарным разрешением, таких как сканирующие зондовые микроскопы (СТМ, АСМ и т. д.). Пьезоэлектрический эффект также находит применение и в более приземленных приложениях, например, в качестве источника воспламенения для зажигалок.

История пьезоэлектрического эффекта

Прямой пьезоэлектрический эффект был впервые обнаружен в 1880 году братьями Пьером и Жаком Кюри. Объединив свои знания в области пироэлектричества с пониманием структуры и поведения кристаллов, братья Кюри продемонстрировали первый пьезоэлектрический эффект, используя кристаллы турмалина, кварца, топаза, тростникового сахара и сегнетовой соли. Их первоначальная демонстрация показала, что кварц и сегнетовая соль в то время проявляли наибольшую пьезоэлектрическую способность.

В течение следующих нескольких десятилетий пьезоэлектричество оставалось в лаборатории, над чем нужно было экспериментировать, поскольку было предпринято больше работ по изучению огромного потенциала пьезоэлектрического эффекта. Начало Первой мировой войны ознаменовало появление первого практического применения пьезоэлектрических устройств — гидролокатора. Это первоначальное использование пьезоэлектричества в гидролокаторе вызвало интенсивный международный интерес к пьезоэлектрическим устройствам. В течение следующих нескольких десятилетий были исследованы и разработаны новые пьезоэлектрические материалы и новые приложения для этих материалов.

Во время Второй мировой войны исследовательские группы в США, России и Японии открыли новый класс искусственных материалов, называемых сегнетоэлектриками, пьезоэлектрические константы которых во много раз превышают природные пьезоэлектрические материалы. Хотя кристаллы кварца были первым коммерчески используемым пьезоэлектрическим материалом и до сих пор используются в приложениях обнаружения гидролокаторов, ученые продолжали поиск материалов с более высокими характеристиками. Эти интенсивные исследования привели к разработке титаната бария и титаната цирконата свинца, двух материалов, которые имели очень специфические свойства, подходящие для конкретных применений.

Пьезоэлектрические материалы

Существует множество материалов, как природных, так и искусственных, которые проявляют ряд пьезоэлектрических эффектов. Некоторые встречающиеся в природе пьезоэлектрические материалы включают берлинит (структурно идентичный кварцу), тростниковый сахар, кварц, сегнетовую соль, топаз, турмалин и кость (сухая кость проявляет некоторые пьезоэлектрические свойства из-за кристаллов апатита, и обычно считается, что пьезоэлектрический эффект действует в качестве датчика биологической силы). Пример искусственных пьезоэлектрических материалов включает титанат бария и цирконат-титанат свинца.

В последние годы в связи с растущим беспокойством по поводу токсичности свинецсодержащих устройств и директивой RoHS, которой следуют в Европейском Союзе, в последнее время предпринимаются попытки разработать бессвинцовые пьезоэлектрические материалы. На сегодняшний день эта инициатива по разработке новых бессвинцовых пьезоэлектрических материалов привела к появлению множества новых пьезоэлектрических материалов, более безопасных для окружающей среды.

Области применения, наиболее подходящие для пьезоэлектрического эффекта

Благодаря своим характеристикам пьезоэлектрические материалы имеют множество применений
, которые выигрывают от их использования:

Источники высокого напряжения и энергии

Примером применения в этой области является электрическая зажигалка, в которой нажатие кнопки заставляет подпружиненный молоток ударять по пьезоэлектрическому кристаллу, тем самым производя достаточно высокий напряжение, при котором электрический ток протекает через небольшой разрядник, нагревая и воспламеняя газ. Большинство типов газовых горелок и плит имеют встроенную пьезосистему впрыска.

Датчики

Принцип работы пьезоэлектрического датчика заключается в том, что физическая величина, преобразованная в силу, действует на две противоположные стороны чувствительного элемента. Обнаружение изменений давления в форме звука является наиболее распространенным применением датчика, которое можно увидеть в пьезоэлектрических микрофонах и пьезоэлектрических звукоснимателях для гитар с электрическим усилением. Пьезоэлектрические датчики, в частности, используются с высокочастотным звуком в ультразвуковых преобразователях для медицинской визуализации и промышленного неразрушающего контроля.

Пьезоэлектрические двигатели

Поскольку очень высокие напряжения соответствуют лишь незначительным изменениям ширины кристалла, этой шириной кристалла можно управлять с точностью выше микрометра, что делает пьезокристаллы важным инструментом для позиционирования объектов с предельной точностью, что делает они идеально подходят для использования в двигателях, таких как различные серии двигателей, предлагаемые Nanomotion.

Что касается пьезоэлектрических двигателей, пьезоэлектрический элемент получает электрический импульс, а затем прикладывает направленную силу к противоположной керамической пластине, заставляя ее двигаться в нужном направлении. Движение создается, когда пьезоэлектрический элемент перемещается относительно статической платформы (например, керамических полосок).

Характеристики пьезоэлектрических материалов обеспечили совершенную технологию, на основе которой Nanomotion разработала различные линейки уникальных пьезоэлектрических двигателей. Используя запатентованную пьезоэлектрическую технологию, компания Nanomotion разработала различные серии двигателей размером от одноэлементного (обеспечивающего усилие 0,4 кг) до восьмиэлементного двигателя (обеспечивающего усилие 3,2 кг). Двигатели Nanomotion способны приводить в движение как линейные, так и поворотные ступени, имеют широкий динамический диапазон скоростей от нескольких микрон в секунду до 250 мм/с и могут легко устанавливаться на традиционные ступени с низким коэффициентом трения или другие устройства.