什么是压电材料？工作，优势和局限性

压电材料自从80年代末和铺平了许多游戏变化的发明以来一直存在。以形式服务索纳尔在第一次世界大战中，这些材料现在已经引起了发明者的眼睛神秘的特点。无线传感器网络那物联网统治21世纪的技术时代。为了让这些Noveltize保持一致，力量要求成为最大的挑战。寻找可持续，可靠，再生能源来源导致研究人员绊倒暴露的电力收割机 -压电材料。让我们坐落在一个航行中探索这些新的时代电力收割机。

什么是压电材料？

知道什么压电材料是必须知道的是压电架是什么？在压电术语“压电”代表压力或压力。因此压电被定义为“通过施加机械应力或张力产生的电力”，以及表现出这种属性的材料属于以下类别压电材料。发现这些材料的信用进入jacques yie爵士（1856-1941）和皮埃尔居里（1859-1906）。在试验像石英，蔗糖等时的某些结晶矿物质的同时，它们发现在这些材料上施加力或张力，而这些材料的施加产生相反极性的电压，其响亮的极性具有置入施加的载荷的幅度。这种现象被命名为直接的piezoeffect.。

在次年内部，利马曼发现逆转效果，说明这些电压产生的晶体中的一个，当暴露于电场时，根据所施加的场的极性延长或缩短。压电材料当石英被用作声纳的谐振器时，在WW1中发挥着认可。在WW2期间，发现了合成压电材料，后来导致了强烈的发展压电装置。在使用压电材料之前，必须知道这些材料的特点是压电。

压电材料的性质以及它如何运作？

压电材料的秘诀在于它们独特的原子结构。压电材料是离子键合的，含有成对形式的正极和负离子，称为单位细胞。这些材料本质上可用作各向异性介电和非Centroosymmetric晶格即，他们没有任何自由电荷，离子缺乏对称性。

直接压电效应

当对这些材料施加机械应力或摩擦时，晶体的原子结构的几何结构由于正极和负离子的净运动而相对于彼此而变化，导致电偶极子或者极化。因此，晶体从电介质变为带电材料。产生的电压量与施加到晶体上的应力或张力的量成正比。

逆压电效应

什么时候电应用于这些晶体电偶极子，形成偶极运动，导致晶体变形，从而产生逆转压电效应如图所示。

合成压电材料

人造压电材料喜欢压电陶瓷表现出自发极化（铁电性）即即使在没有电场时，偶极子也存在于它们的结构中。这里的金额压电效应产生强烈取决于原子结构。结构中存在的偶极块形成邻接偶极子具有相同对准的域区域。最初，这些域被随机定向，从而导致净极化没有。

当它们通过其居里点时将强直流电场应用于这些陶瓷，域在应用的电场方向上变为对齐。这个过程称为抛出。冷却至室温并拆下所施加的电场后，所有域都能保持其取向。完成此过程后，陶瓷展品压电效应。现有的现有压电材料如石英不显示铁电行为。

压电方程式

压电效应可以用以下描述压电耦合方程

直接压电效应：s = se .t + d。E.
逆转压电效应：d ​​= d.t +εt.e

在哪里，

D =电置位矢量

t =应力矢量

SE =恒定电场强度的弹性系数矩阵，

S =应变载体

εt=恒定机械菌株的介电矩阵

E =电场矢量

D =直接或逆转压电效应

在不同方向上施加的电场在压电材料中产生不同量的应力。因此，符号约定随着系数的使用，以了解应用领域的方向。为了确定方向，轴1,2,3类似于x，y，z.串联始终沿3的方向施加。用双下标的系数涉及用于描述方向的第一下标的电气和机械特性。电场按照施加的电压或产生的电荷。第二下标给出了机械应力的方向。

机电耦合系数以两种形式发生。第一个是致动项D，第二个是传感器术语g。可以解释压电系数以及它们的符号D33

在哪里，

D指定应用应力在第三方向。

3指定电极垂直于第3轴。

3指定压电常数。

压电材料如何运作？

如上所述，压电材料可以工作两种模式：

• • 直接压电效应
  • 逆压电效应

让每个示例举个示例以了解这些模式的应用。

使用直接压电效果的愈合发生器：

达尔瓜已开发出该设备以装备具有便携式发电机的士兵。植物中植入的压电材料在士兵走路时经历了机械应力。由于直接压电性质，由于这种机械应力，该材料产生电荷。此费用存储在电容器或者电池由此可用于在GO上充电它们的电子设备。

使用匡威压电效应的腕表中石英晶振荡器

手表包含A.石英晶体。当通过电路逆转压电效应将来自电池的电力应用于该晶体时。由于这种效果在施加电荷时，晶体开始振荡，频率为每秒32768次。电路中存在的微芯片对这些振荡计数并产生常规脉冲，每秒旋转手表的二手手。

用压电材料的用途

由于其独特特点，压电材料在各种技术发明中获得了重要作用。

使用直接压电效果

• • 在日本的火车站的概念“人群农场“测试了行人的脚步在道路上的压电瓷砖上的脚步可以发电。

• • 2008年，伦敦的夜总会建造了由压电材料组成的第一楼，可以在人们跳上跳舞时产生电力电压。

• • 压电效果发现有用的应用作为机械频率过滤器，表面声波器件，散装声波设备等......

• • 声音和超声波麦克风和扬声器，超声成像，hydrophame。

• • 吉他的压电拾取器，生物传感器向起搏器提升。
  • 压电元件也用于检测和产生声纳波，单轴和双轴倾斜感应。

逆转压电效应的用途

• 执行器和电机
• 微精度放置和微观精度调整镜片中的显微镜。
• 打印机中的针驾驶员，小型电动机，Bimorph执行器。
• 用于光学定位的多层执行器
• 汽车燃料阀门中的注射系统......

  

通过耦合电气和机械领域：

• • 用于研究材料原子结构的研究。
  • 监测民用，工业和航空航天结构早期阶段的结构完整性和检测故障。

压电材料的优点和局限性

压电材料的优点和局限包括以下内容。

好处

• • 压电材料可以在任何温度条件下运行。

• • 他们有很低碳足迹使它们成为化石燃料的最佳选择。

• • 这些材料的特征使它们成为最好的能量收割机。

• • 无法使用振动形式损失的未使用能量以产生绿色能量。
  • 这些材料可以重复使用。

限制

• • 在使用振动的同时，这些设备也易于拾取不需要的振动。

• • 当用于从路面和道路挖掘能量时，电阻和耐久性适用于设备的限制。

• • 压电材料和路面材料刚度之间的不匹配。
  • 较少的已知这些设备的细节和完成直到日期的研究量不足以利用这些设备的全部使用。

由于它所说的“必要性是发明母亲”我们对喧嚣的必要性，低碳足迹能量收集装置带来了压电材料再次进入敏捷。这些材料如何克服他们的局限性？我们是否向未来迈出了未来，而不是担心使用的燃料量，我们只会想知道我们的汽车产生的电量吗？你怎么看？这是一个问题，什么是最好的压电材料？