圧電とは何ですか？ - Zibo Yuhai Electronic Ceramic Co., Ltd.

圧電とは何ですか？

圧電性は、機械的ストレスが加えられたときに、特定の固体材料 (結晶、特定のセラミック、骨、DNA、さまざまなタンパク質などの生体物質など) に蓄積する電荷です。圧電性とは、圧力と潜熱によって生じる電気のことです。これはギリシア語の πιεκζειν に由来します。絞る、押すという意味の piezein と、古代の電荷源である琥珀を意味するバイオショックλεκτρονlektron です。フランスの物理学者ジャックキュリーとピエールキュリーは、1880 年に圧電性を発見しました。

圧電効果は、反転対称性のない結晶材料の機械的状態と電気的状態の間の線形電気機械的相互作用に起因します。圧電効果は可逆的なプロセスです。圧電効果 (機械的な力が加えられた結果として電荷が内部に発生する) を示す材料は、電界が加えられた結果として機械的な歪みが内部に発生する逆圧電効果も示します。たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛の結晶は、その静的構造が元の寸法の約 0.1% 変形すると、測定可能な圧電性を生成します。逆に、これらの同じ結晶は、外部電界が材料に適用されると、静的寸法の約 0.1% 変化します。超音波の発生には逆圧電効果が利用されます。

圧電性は、音の生成と検出、圧電インクジェット印刷、高電圧の生成、電子周波数の生成、超音波ノズルを駆動するためのマイクロバランス、および光学アセンブリの超微細焦点合わせなど、多くの有用なアプリケーションで利用されています。これは、STM、AFM、MTA、SNOM などの走査型プローブ顕微鏡など、原子分解能を備えた多くの科学的機器技術の基礎を形成しています。また、シガレットライターの点火源、プッシュスタートプロパンバーベキュー、クォーツ時計の時間基準源、一部のギターの増幅ピックアップなどの日常的な用途にも使用されています。

圧電材料

さまざまな圧電効果を示す多くの材料が、天然および人工の両方にあります。自然に発生する圧電性物質には、ベルリナイト (構造的には水晶と同じ)、サトウキビ、水晶、ロッシェル塩、トパーズ、トルマリン、骨 (乾いた骨はアパタイト結晶によりいくつかの圧電特性を示し、圧電効果は一般に作用すると考えられています) などがあります。生体力センサーとして）。人工圧電材料の例には、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛が含まれます。

近年、鉛を含むデバイスの毒性に関する環境への懸念の高まりと、EU 内での RoHS 指令の順守により、鉛を含まない圧電材料の開発が推進されています。今日まで、新しい鉛フリー圧電材料を開発するこのイニシアチブは、より環境的に安全なさまざまな新しい圧電材料をもたらしました。