Piezoelektryczność to nic innego jak zjawisko generowania potencjału elektrycznego przez wybrane minerały, na które działa siła ściskania lub rozciągania. W ramach tego zjawiska, kształt kryształów ulega znacznemu odkształceniu. Czytaj dalej i sprawdź, na czym polega zjawisko piezoelektryczności.

 

Piezoelektryk to każdy materiał piezoelektryczny, który ulega zjawisku piezoelektryczności. Wybranymi piezoelektrykami, mogą być kryształy (polikryształy oraz monokryształy), jak również ceramiki czy substancje organiczne (DNA, białka, czy nawet kości).

 

Zjawisko piezoelektryczności – historia

 

Historia zjawiska piezoelektryczności sięga drugiej połowy XIX wieku, kiedy to Pierre i Paul-Jacques Curie, odkryli właściwości materiałów krystalicznych oraz kryształów piezoelektrycznych. Zjawisko piezoelektryczności zostało odkryte w czasie prac dotyczących analizy wpływu naprężeń mechanicznych na własności materiałów piezoelektrycznych. Bracia Curie odkryli, że na powierzchniach wybranych kryształów (w czasie badań posługiwano się m.in. turmalinem, kwarcem, a także solą Seignette’a), znajdują się ładunki elektrycznego o wartości proporcjonalnej do przyłożonego na nie napięcia.

 

Odkrycie francuskich naukowców spowodowało wzrost zainteresowania zjawiskiem piezoelektryczności wśród badaczy. W 1881 roku, Gabriel Lippmann wysnuł tezę, że w ramach zjawiska piezoelektryczności może zachodzić również zjawisko odwrotne, które polega na deformowaniu się kryształów wobec pola elektrycznego. Teza Lippmanna została potwierdzona przez odkrywców zjawiska piezoelektryczności.

 

Intensywne prace dotyczące zjawisk piezoelektrycznych były kontynuowane w kolejnych latach. W roku 1910 Woldemar Voigt, stworzył analizę teoretyczną zjawiska, która określiła klasy kryształów, które później nazwano piezoelektrykami. Pierwsze praktyczne zastosowania piezoelektryków, można datować na czas pierwszej wojny światowej, kiedy to Paul Langevin odkrył, że piezoelektryki idealnie sprawdzą się do stworzenia nadajników oraz odbiorników fal ultradźwiękowych, które pozwolą wykrywać okręty podwodne.

 

Jak się później okazało, piezoelektrykami mogą być nie tylko naturalne materiały, takie jak wspomniany kwarc, turmalin czy pozostałe kryształy. W 1924 roku przeprowadzono badania, które pozwoliły odkryć, że zjawisko piezoelektryczności podlegają również wybrane polimery.

O co chodzi w zjawisku piezoelektryczności?

 

Należy pamiętać, że materiały krystaliczne czy kryształy piezoelektryczne nie posiadają środka symetrii. Materiały organiczne, wykazują efekt piezoelektryczne, który można zobserować m.in. w poszczególnych gatunkach drewna, jedwabiu, bądź ścięgnach zwierzęcych. Dowody wykonane przez naukowców kilkadziesiąt lat temu wykazały, że materiały pochodzenia naturalnego, efekt piezoelektryczny jest zdecydowanie słabszy niż w syntetycznych materiałach (zwłaszcza polimerach).

 

Szczególnie podatne na efekt piezoelektryczne są cienkie warstwy folii. Polimery w takiej formie mogą być np. prasowane w postaci stosów piezoelektryczności, co jednoznacznie wskazuje na ich piezoelektryczny charakter i właściwości. Efekty piezolektryczne można zwiększyć za pomocą m.in. podwyższenia temperatury materiału czy domieszkowania ceramiką piezoelektryczną.