yakut özcan kişisel blog: Piezoelektrik

17 Mart 2014 Pazartesi

Piezoelektrik

        Piezoelektrik olgu; kristallerin, üzerlerine mekanik gerilim, yani basınç uygulandığında elektrik gerilimi üretme özelliğine deniyor. Bu özelliğe sahip olan malzemeler, piezoelektrik maddeler olarak nitelendirilmekte. Özelliği en güçlü biçimde sergileyen maddeler; turmalin, kuvartz, topaz, kamış şekeri ve ‘Rochelle tuzu’ da denilen ‘sodyum potasyum tartarat tetrahidrat’ kristalleri. Özellik, tersinir bir özellik. Yani, piezoelektrik bir kristale elektrik gerilimi uygulandığında, kristal; yapısında oluşan mekanik gerilimler sonucunda şekil değiştiriyor. Olgunun başlıca kullanım alanları arasında; ses algılama, düşük akımlı yüksek gerilim üretimi, elektronik frekans üretimi, mikro ölçekte çalışan teraziler ve optik donanımın ince ayarlı odaklanması sayılabilir.

        Örneğin, kurşun zirkonat titanat kristalleri, orijinal boyutundan %0,1 oranına kadar şekil değiştirebilirler. Bu etkinin “sesin oluşturulması ve algılanması”, “yüksek voltajlar oluşturulması”, “elektronik frekans yaratılması”, “mikrobalans”, ve "optik çevrimcilerin aşırı ince odaklanması” gibi kullanışlı uygulamaları vardır. Aynı zamanda atomik çözünme sonucunda bilimsel birçok tekniğin (taramalı prop mikroskoplar olan STM, AFM, MTA, SNOM gibi) temelini oluşturmakla birlikte, günlük kullanımda ateşleyici olarak çakmaklarda ve barbekülerde kullanılmaktadır.
        Kuvars
Kuvars, oldukça saf silisyum dioksit (SiO2) kristallerine verilen addır. Özgül ağırlığı 2,65 g/cm3, sertliği 7 olan kuvarsa doğada çok rastlanır. Heksagonal sistemde kristalleşen kuvars, doğada kristal ya da amorf (biçimsiz) halde bulunabilir. İçindeki yabancı maddelerin cins ve miktarına göre, saydam, renkli ya da yarı saydam durumdadır. Renkleri : Kuvarsın rengi beyaz (süt kuvars), mor (amotist), pembe kuvars, duman renkli füme gibi çeşitli renklerde olabilir.
    Önemli Optik Özellikleri
    Renk: Renksiz
    Şekil: özşekilsiz, ender olarak ideal kristal şekline sahiptir
    Dilinim: Mikro örneklerde dilinim gözlenmez, ender olarak kristallerin kenar kısımlarında dilinim gözlenmiştir.
    Sönme : Paralel, eğik ve dalgalı sönme gözlenebilir.
    Çift kırması: Çok zayıftır, I. Dizi beyaz veya sarımsı beyaz
    Bozunma: Bozunmaya en dayanımlı mineraldir.

       Piezoelektrik de Kuvars
Kuvars piezoelektrik bir taştır. Üzerine uygulanan belli bir mekanik basınç etkisiyle (sıkışma,esneme,burma) kristal yüzeyleri arasında bir elektriksel gerilim üretir. Bu özelliği sayesinde aynı zamanda kuartz saatlerde de kullanılır. George Washington Pierce kuvars salıngacını dizayn edip patentini aldı (1923). 1927'de Warren Marrison ilk kuvars salıngaçlı saati icat etti. Bilindiği gibi katı maddeler yüklü parçacıklardan oluşur ve bir katı madde içindeki negatif ve pozitif yüklü parçacıklar dengededir (yani kati madde elektriksel olarak yüksüzdür). Ancak mekanik bir yolla malzeme üzerine bir kuvvet uygulamak, yüzey yüklerinin oluşmasına neden olabilir. Bir kristalde piezoelektrik özelliğin gözlenmesi, bu yüzey yüklerinin oluşmasına bağlıdır. Fakat simetri özellikleri bu yüklerin oluşması için gerekli koşulları kısıtlamaktadır. Bu nedenle simetri merkezi olmayan kristaller bu iş için en uygun malzeme grubunu oluşturmaktadır. Elektriksel olarak yüksüz ve yapısal simetri merkezi bulunmayan bir kristale uygulanan basınç, artı yüklerin merkezi ile eksi yüklerin merkezinin birbirlerinden hafifçe ayrılmasına ve kristalin karşılıklı yüzeylerinde zıt yüklerin ortaya çıkmasına neden olur. Yüklerin bu şekilde ayrılması bir elektrik alanı yaratır ve kristalin karşılıklı yüzeyleri arasında ölçülebilir bir potansiyel farkı oluşur. Piezoelekrik etkiyi ifade eden bu surecin tersi de geçerlidir. Ters piezoelektrik etkide de, karşılıklı yüzeyleri arasına bir elektrik gerilimi uygulanan bir kristalde boyutsal bir sekil değişimi oluşmaktadır.

Piezoelektrik malzemeler, baslıca iki malzeme grubundan oluşur; kuvars ve turmalin gibi doğal olarak piezoelektrik etki gösteren kristaller ile kutuplanma sonrasında piezoelektrik etki gösteren ferroelektrik malzemeler.


KAYNAKLAR
http://biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=4&soru_id=4967
http://newton.physics.metu.edu.tr/~fizikt/bultenler/97_98_guz.html
http://tr.wikipedia.org/wiki/Piezoelektrik
https://eksisozluk.com/piezoelektrik-etki--205564

Hiç yorum yok :

Yorum Gönder

Yorumlar