کاربردهای پیزوالکتریک

 مواد پیزوالکتریک تا کنون در موارد بسیاری مورد استفاده قرار گرفته ­اند که می‌توان مهمترین آنها را به صورت زیر لیست کرد.

1. حسگرها
2. مبدل آلتراسونیک
3. موتورهای پیزوالکتریک
4. تولید برق
5. کنترل ارتعاش
6. جاذب های ارتعاشات

 

-        حسگرها(Sensor)

حسگر پیزو الکتریک با استفاده از اثر پیزو الکتریک قادر به اندازه گیری شتاب، فشار، تنش و یا نیرو و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی می باشد. اجزاء پیزوالکتریک برای تشخیص فرآیندهای پویا مناسب هستند و در کاربردهای استاتیکی کارایی پیزوالکتریک­ ها بسیار ناچیز است.

-        مبدل آلتراسونیک(Ultrasonic Transducers)

    مبدل اولتراسونیک می تواند به عنوان یک حسگر و محرک در کاربرد­های توان بالا مانند شیمی صوتی یا درمان های پزشکی(امواج اولتراسوند را درون بدن می فرستد و اکوی آن را دریافت می­کند) مورد استفاده قرار گیرد. همچنین از این قابلیت در موارد نظامی برای تشخیص و ردیابی اجسام در زیر آب استفاده گسترده ای می­ شود.

-        موتورهای پیزوالکتریک

موتور پیزو مبتنی بر تغییر در شکل مکانیکی مواد پیزوالکتریک درهنگام اعمال میدان الکتریکی است. این مواد می ­توانند ارتعاشات اولتراسونیک یا آکوستیک و حرکت خطی یا دوار تولید کنند. با استفاده از قابلیت پاسخ سریع این مواد (تا 5 MHz)، دستیابی به سرعت خطی تا 800 mm/second ممکن شده است و  دقت می تواند تا چند نانومتر باشد.

تولید برق(Energy Harvesting)

با استفاده از خاصیت مستقیم پیزوالکتریک می توان نیروی مکانیکی اعمال شده به این مواد را تبدیل به نیروی الکتریکی نمود و از این طریق یک مولد نیروی الکتریکی با ابعاد کوچک تهیه کرد. این مولد می تواند در کفش جا گیرد یا قسمتی از لباس شما باشد و یا حتی جلد گوشی تلفن همراهتان، در هر صورت با اندکی کرنش یا تنش وارده به آن قادر به تولید انرژی الکتریسیته خواهد بود.

-       کنترل ارتعاش

مبدل­ های پیزوالکتریک به طور فزاینده ­ای در کاربردهای کنترل ارتعاشات مورد استفاده قرار می­ گیرند. آنها به عنوان محرک و حس گر در سیستم­ های کنترل ارتعاشات انجام وظیفه می­ کند. آنها توانایی فوق­العاده­ ای در حس و تحریک از خود بروز می ­دهند. حسگر­ها و محرک­ های پیزوالکتریک هم می­ توانند بر روی سازه و هم در داخل آن(به شکل کامپوزیت) قرار گیرند. سازه­ هایی که میزبان وصله­ های پیزوالکتریک می­ باشند عموماً به صورت طبیعی انعطاف پذیر انتخاب می­ شوند. حسگرها دامنه محلی ارتعاشات را بررسی می­ کنند و کنترلر بواسطه این اطلاعات تصمیم می­ گیرد که در هر شرایط کدام محرک­ ها را فعال سازد تا با تولید یک نیروی عکس­ العمل ارتعاشات را خنثی کند.

-       جاذب­ های ارتعاشات دینامیکی

برای خنثی نمودن ارتعاشات ناخواسته، می‌توان از جاذب­ های فعال پیزوالکتریک استفاده نمود. عملگر­های پیزوالکتریک در قسمت متحرک سازه جا داده می­ شوند و به یک مدار الکتریکی متصل خواهند شد.  فرضی که در این بین بایستی در نظر داشت عبارت است از "پیوستگی کامل بین عملگر و سازه". فرض چسبندگی کامل در سطح مشترک سازه و عملگر به مفهوم پیوستگی تغییر مکان خواهد بود که معمولا به معنی پیوستگی کرنش نیز می­ باشد. در فصل بعد این قابلیت پیزوالکتریک ­ها به تفصیل شرح داده خواهد شد.

---