Практически полтора века назад братьями Пьером и Жаком Кюри было открыто новое для того времени физическое явление - пьезоэлектричество. Суть явления заключается в возникновении поляризации в некоторых диэлектрических кристаллах под воздействием механических сил. Это было не случайное открытие! Ранее Пьером Кюри подробно изучалась взаимосвязь между явлением пироэлектричества и симметрией кристаллов. Полученные знания не только подтолкнули братьев Кюри к поискам электризации от давления, но и подсказали в каких направлениях нужно прилагать давление и в каких классах кристаллов следует ожидать возникновения эффекта. Вот перевод отрывка из публикации Кюри: «Кристаллы, имеющие одну или больше осей с неодинаковыми концами, т.е. так называемые гемиэдрические кристаллы с косыми гранями, обладают особым физическим свойством создавать два электрических полюса противоположных знаков на концах этих осей, когда эти кристаллы подвергнуты изменению температуры: это явление известно под названием пироэлектричества.
Мы нашли новый способ получения полярного электричества в тех же кристаллах, состоящий в том, что их подвергают изменению давления вдоль их гэмиэдрических осей». Далее следует краткое описание пластинок, вырезанных в определенных направлениях и снабжённых электродами из оловянной фольги, и присоединённых к электрометру.
Показания прибора подтвердили наличие эффекта при сдавливании пластинок из следующих кристаллов: цинковая обманка, хлорат натрия, борацит, турмалин, кварц, коламин, топаз, винная кислота, тростниковый сахар и сегнетова соль. В дальнейшем Пьер и Жак Кюри написали ещё несколько работ, в которых задокументировали результаты экспериментов над другими кристаллами.
В научном сообществе был проявлен неподдельный интерес к новинке! Примечательно, что термин пьезоэффект был предложен не братьями Кюри, а другим ученым, но был принят первооткрывателями и используется по сей день.
В 1881 г. Французский физик Габриель Ионас Липпман нашел математическое описание пьезоэффекта на основе фундаментальных принципов термодинамики. Его формулы давали выражения пьезоконстант исходя из электро-упруго-механической модели. Не остались в стороне и Русские ученые. В 1884 г. Борис Захарович Коленко опубликовал работу по исследованию полярного электричества кварца. В 1915 г. Абрам Федорович Иоффе написал работу об упругих и электрических свойствах кварца. А член-кор. Российской академии наук Борис Борисович Голицын в тоже время создал и описал пьезоэлектрический сейсмограф.
Открытие пьезоэлектричества стало поистине выдающимся событием. Множество устройств от телефона до подводного ультразвукового локатора появилось благодаря открытию пьезоэлектрического эффекта. Сегодня пьезоэффект используется в разных областях техники: селекция и стабилизация частот, вибромониторинг, датчики динамического давления, бытовые приборы, автомобильные компоненты и т.д. Кроме того, пьезоэффект пытаются использовать для выработки электрической энергии, что говорит о необходимости дальнейшего изучения возможности применения пьезоэлектрического эффекта.
Спасибо Пьеру и Жаку Кюри за их чудесное открытие!!
АО "Фомос-Материалы" - производитель пьезоэлектрических элементов из монокристаллов лангасита, лангатата, катангасита, ниобата лития и танталата лития. А так же сцинтилляционных элементов из монокристаллов GGAG:Ce и GYGAG:Ce.
Сайт компании: newpiezo.com.
Фомос в соцсетях: Instagram, facebook, twitter