Все мы слышали понятие "пьезоэлемент". Но что же это такое? Давайте разбираться.
Пьезоэлемент из зажигалки
Пьезоэлемент устроен так, что внутри него расположена пластинка из пьезокристалла, например, кварца. На Aliexpress пьезокристаллы выглядят вот так:
При нажатии на кнопку пьезоэлемента зажигалки, кварцевый кристалл деформируется, из-за чего возникает разность потенциалов и проскакивает искра. Для объяснения этого феномена, рассмотрим кристаллическую решетку кварца (SiO2) в состоянии покоя и при приложенной силе:
В состоянии покоя дипольные моменты компенсируют друг - друга и не возникает разности потенциалов, но из-за деформации она возникает. Диполи - это связанные атомы кремния (Si, +) и кислорода (O2, -). Для того, чтобы воспользоваться полученными зарядами, необходимо нанести слои металла на грани кристалла и подвести к ним проводники.
Где еще применяют пьезоэлементы?
Как вы уже догадались, если приложить разность потенциалов к пьезокрисьталлу, то он изменит свою геометрию. Данный эффект применяют в пьезоакустике:
В пьезоэлектрических двигателях, используемых в оптике и астрономии:
В кварцевых часах есть резонатор на основе маленькой кварцевой пластинки, которая позволяет создавать высокочастотные колебания, которые путем последовательного деления частоты превращаются в известные нам секунды и минуты:
В настоящий момент ведутся исследования по применению пьехокристаллов для сбора энергии во время ходьбы. Идея заключается во встраивании пластин в подошву обуви и дальнейшей аккумуляции произведенной энергии. Но из-за больших размеров, малых токов и неудобства подключения данные устройства пока не нашли широкого применения.
