Kas ir pjezoelektrība?

Pjezoelektrības īpašību nosaka gan kristāla atomi, gan īpašais veids, kādā šis kristāls tika izveidots. Dažas no pirmajām vielām, kas tika izmantotas pjezoelektrības demonstrēšanai, ir topāzs, kvarcs, turmalīns un niedru cukurs. Mūsdienās mēs zinām par daudziem pjezoelektriskiem kristāliem, no kuriem daži var atrasties pat cilvēka kaulos. Arī daži keramikas izstrādājumi un polimēri ir izrādījuši efektu.

Pjezoelektriskais kristāls sastāv no vairākiem savstarpēji savienotiem domēniem, kuriem ir pozitīvi un negatīvi lādiņi. Šie domēni kristālā ir simetriski, kā rezultātā kristāls kopumā ir elektriski neitrāls. Kad kristālam tiek likts spriegums, simetrija tiek nedaudz salauzta, radot spriegumu. Pat niecīgs pjezoelektrisko kristālu daļiņas var radīt tūkstošiem spriegumu.

Pjezoelektrību izmanto sensoros, izpildmehānismos, motoros, pulksteņos, šķiltavos un devējos. Kvarca pulkstenis izmanto pjezoelektrisko enerģiju, tāpat kā jebkurš cigarešu šķiltavas bez krama. Medicīniskās ultraskaņas ierīces rada augstas frekvences akustiskās vibrācijas, izmantojot pjezoelektriskos kristālus. Dažos dzinējos pjezoelektrību izmanto, lai radītu dzirksteli, kas aizdedzina gāzi. Skaļruņi izmanto pjezoelektrību, lai pārveidotu ienākošo elektroenerģiju skaņā. Pjezoelektriskie kristāli tiek izmantoti daudzās augstas veiktspējas ierīcēs, lai veiktu nelielas mehāniskas nobīdes nanometru mērogā.

Pat ja pjezoelektriskais kristāls nekad nedeformējas vairāk par dažiem nanometriem, kad caur to plūst strāva, šīs deformācijas spēks ir ārkārtīgi liels, apmēram megaņūtonu. Šo deformācijas spēku izmanto mehānikas eksperimentos un optisko elementu izlīdzināšanai, kas ir daudzkārt smagāki par pašu pjezoelektrisko kristālu.