পাইজোইলেক্ট্রিক প্রভাবটি 19 শতকের শেষের দিকে ফরাসি বিজ্ঞানী কুরি ভাইদের দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল। সেই সময়ে, আবিষ্কৃত ঘটনাটির ব্যবহারিক প্রয়োগ সম্পর্কে কথা বলা খুব তাড়াতাড়ি ছিল, তবে বর্তমানে, পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলি প্রযুক্তি এবং দৈনন্দিন জীবনে উভয় ক্ষেত্রেই ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
বিষয়বস্তু
পাইজোইলেক্ট্রিক প্রভাবের সারাংশ
বিখ্যাত পদার্থবিদরা প্রতিষ্ঠিত করেছেন যে যখন কিছু স্ফটিক (রক ক্রিস্টাল, ট্যুরমালাইন ইত্যাদি) বিকৃত হয়, তখন তাদের মুখে বৈদ্যুতিক চার্জ দেখা দেয়। একই সময়ে, সম্ভাব্য পার্থক্যটি ছোট ছিল, তবে এটি সেই সময়ে বিদ্যমান ডিভাইসগুলির দ্বারা আত্মবিশ্বাসের সাথে স্থির করা হয়েছিল এবং কন্ডাক্টর ব্যবহার করে বিপরীত মেরু চার্জের সাথে বিভাগগুলিকে সংযুক্ত করে, এটি পাওয়া সম্ভব হয়েছিল। বিদ্যুৎ. কম্প্রেশন বা স্ট্রেচিং এর মুহুর্তে, ঘটনাটি শুধুমাত্র গতিবিদ্যায় স্থির করা হয়েছিল। স্ট্যাটিক মোডে বিকৃতি একটি পাইজোইলেক্ট্রিক প্রভাব সৃষ্টি করেনি।
শীঘ্রই, বিপরীত প্রভাব তাত্ত্বিকভাবে ন্যায়সঙ্গত এবং অনুশীলনে আবিষ্কৃত হয়েছিল - যখন একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়েছিল, তখন স্ফটিকটি বিকৃত হয়েছিল।দেখা গেল যে উভয় ঘটনাই আন্তঃসংযুক্ত - যদি কোনও পদার্থ সরাসরি পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব প্রদর্শন করে, তবে বিপরীতটিও এর মধ্যে অন্তর্নিহিত এবং এর বিপরীতে।
এনিসোট্রপিক ধরণের স্ফটিক জালি (যার ভৌত বৈশিষ্ট্য দিকনির্দেশের উপর নির্ভর করে ভিন্ন) সহ পদার্থে পর্যাপ্ত অসমতা এবং সেইসাথে কিছু পলিক্রিস্টালাইন কাঠামোর সাথে ঘটনাটি পরিলক্ষিত হয়।
যে কোনো কঠিন শরীরে, প্রয়োগকৃত বাহ্যিক শক্তি বিকৃতি এবং যান্ত্রিক চাপ সৃষ্টি করে এবং পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব সহ পদার্থে, তারা চার্জের মেরুকরণও ঘটায় এবং মেরুকরণ প্রয়োগ করা বলের দিকের উপর নির্ভর করে। এক্সপোজারের দিক পরিবর্তন করার সময়, মেরুকরণের দিক এবং চার্জের মেরুতা উভয়ই পরিবর্তিত হয়। যান্ত্রিক চাপের উপর মেরুকরণের নির্ভরতা রৈখিক এবং P=dt অভিব্যক্তি দ্বারা বর্ণনা করা হয়, যেখানে t হল যান্ত্রিক চাপ, এবং d হল একটি সহগ যাকে পিজোইলেকট্রিক মডিউল (পিজোইলেকট্রিক মডিউল) বলা হয়।
বিপরীত পিজোইলেক্ট্রিক প্রভাবের সাথে অনুরূপ ঘটনা ঘটে। প্রয়োগকৃত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দিক পরিবর্তন হলে, বিকৃতির দিক পরিবর্তন হয়। এখানে নির্ভরতাও রৈখিক: r=dE, যেখানে E হল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি এবং r হল স্ট্রেন। সমস্ত পদার্থের জন্য প্রত্যক্ষ এবং বিপরীত পিজোইলেক্ট্রিক প্রভাবের জন্য d সহগ একই।
আসলে, উপরের সমীকরণগুলি শুধুমাত্র অনুমান। প্রকৃত নির্ভরতা অনেক বেশি জটিল এবং স্ফটিক অক্ষের সাপেক্ষে শক্তির দিক দ্বারাও নির্ধারিত হয়।
একটি piezoelectric প্রভাব সঙ্গে পদার্থ
প্রথমবারের মতো, পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব রক স্ফটিক (কোয়ার্টজ) এ পাওয়া গেছে। আজ অবধি, এই উপাদানটি পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলির উত্পাদনে খুব সাধারণ, তবে উত্পাদনে কেবল প্রাকৃতিক উপকরণই ব্যবহৃত হয় না।
অনেক পাইজোইলেকট্রিক্স ABO সূত্র সহ পদার্থ থেকে তৈরি করা হয়।3, যেমন BaTiO3, РbТiO3. এই উপকরণগুলির একটি পলিক্রিস্টালাইন (অনেক ক্রিস্টাল সমন্বিত) গঠন রয়েছে এবং তাদের একটি পাইজোইলেক্ট্রিক প্রভাব প্রদর্শন করার ক্ষমতা দেওয়ার জন্য, তাদের অবশ্যই একটি বহিরাগত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করে মেরুকরণের শিকার হতে হবে।
এমন প্রযুক্তি রয়েছে যা ফিল্ম পাইজোইলেক্ট্রিকস (পলিভিনাইলিডিন ফ্লোরাইড, ইত্যাদি) প্রাপ্ত করা সম্ভব করে। তাদের প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্য দিতে, তাদের একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে দীর্ঘ সময়ের জন্য মেরুকরণ করা প্রয়োজন। এই ধরনের উপকরণ সুবিধা একটি খুব ছোট বেধ হয়।
পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব সহ পদার্থের বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্য
যেহেতু মেরুকরণ শুধুমাত্র স্থিতিস্থাপক বিকৃতির সময় ঘটে, তাই পাইজোমেটেরিয়ালের একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হল বাহ্যিক শক্তির ক্রিয়াকলাপের অধীনে আকৃতি পরিবর্তন করার ক্ষমতা। এই ক্ষমতার মান ইলাস্টিক কমপ্লায়েন্স (বা ইলাস্টিক অনমনীয়তা) দ্বারা নির্ধারিত হয়।
পিজোইলেক্ট্রিক প্রভাব সহ স্ফটিকগুলি অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক - যখন বল (বা বাহ্যিক চাপ) সরানো হয়, তখন তারা তাদের আসল আকারে ফিরে আসে।
Piezocrystals এছাড়াও তাদের নিজস্ব যান্ত্রিক অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সি আছে. আপনি যদি এই ফ্রিকোয়েন্সিতে স্ফটিক কম্পন করেন তবে প্রশস্ততা বিশেষভাবে বড় হবে।
যেহেতু পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব কেবলমাত্র পুরো স্ফটিক দ্বারাই নয়, নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে কাটা প্লেটগুলির দ্বারাও প্রকাশিত হয়, তাই কাটার জ্যামিতিক মাত্রা এবং দিকনির্দেশের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে অনুরণন সহ পাইজোইলেকট্রিক পদার্থের টুকরোগুলি পাওয়া সম্ভব।
এছাড়াও, পাইজোইলেকট্রিক পদার্থের কম্পনের বৈশিষ্ট্যগুলি একটি যান্ত্রিক গুণমান ফ্যাক্টর দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এটি দেখায় যে অনুরণিত কম্পাঙ্কে দোলনের প্রশস্ততা সমান প্রয়োগ করা বলের সাথে কতবার বৃদ্ধি পায়।
তাপমাত্রার উপর একটি পাইজোইলেকট্রিকের বৈশিষ্ট্যগুলির একটি স্পষ্ট নির্ভরতা রয়েছে, যা স্ফটিক ব্যবহার করার সময় অবশ্যই বিবেচনায় নেওয়া উচিত। এই নির্ভরতা সহগ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়:
- রেজোন্যান্ট ফ্রিকোয়েন্সির তাপমাত্রা সহগ দেখায় যে স্ফটিক উত্তপ্ত/ঠান্ডা হলে অনুরণন কতটা চলে যায়;
- তাপমাত্রার প্রসারণ সহগ নির্ধারণ করে যে পিজোইলেকট্রিক প্লেটের রৈখিক মাত্রা তাপমাত্রার সাথে কতটা পরিবর্তিত হয়।
একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়, পাইজোক্রিস্টাল তার বৈশিষ্ট্য হারায়। এই সীমাকে কিউরি তাপমাত্রা বলা হয়। এই সীমা প্রতিটি উপাদান জন্য পৃথক. উদাহরণস্বরূপ, কোয়ার্টজের জন্য এটি +573 °সে।
পাইজোইলেকট্রিক প্রভাবের ব্যবহারিক ব্যবহার
পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলির সর্বাধিক বিখ্যাত প্রয়োগ হল একটি ইগনিশন উপাদান হিসাবে। পাইজোইলেক্ট্রিক প্রভাবটি গ্যাসের চুলার জন্য পকেট লাইটার বা রান্নাঘরের ইগনিটারে ব্যবহৃত হয়। যখন স্ফটিকটি চাপা হয়, তখন একটি সম্ভাব্য পার্থক্য দেখা দেয় এবং বাতাসের ফাঁকে একটি স্পার্ক দেখা যায়।
পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলির প্রয়োগের এই ক্ষেত্রটি শেষ হয় না। অনুরূপ প্রভাব সহ স্ফটিকগুলি স্ট্রেন গেজ হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে ব্যবহারের এই ক্ষেত্রটি পাইজোইলেকট্রিক প্রভাবের বৈশিষ্ট্য দ্বারা সীমাবদ্ধ যা কেবল গতিবিদ্যায় প্রদর্শিত হয় - যদি পরিবর্তনগুলি বন্ধ হয়ে যায় তবে সংকেত তৈরি করা বন্ধ হয়ে যায়।
Piezocrystals একটি মাইক্রোফোন হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে - যখন শাব্দ তরঙ্গের সংস্পর্শে আসে, বৈদ্যুতিক সংকেত গঠিত হয়। বিপরীত পিজোইলেকট্রিক প্রভাব শব্দ নির্গতকারীর মতো উপাদানগুলির ব্যবহার (কখনও কখনও একই সাথে) অনুমতি দেয়। যখন একটি বৈদ্যুতিক সংকেত স্ফটিকের উপর প্রয়োগ করা হয়, তখন পাইজোইলেকট্রিক উপাদানটি শাব্দ তরঙ্গ উৎপন্ন করতে শুরু করবে।
এই ধরনের নির্গমনকারীগুলি অতিস্বনক তরঙ্গ তৈরি করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষত, চিকিৎসা প্রযুক্তিতে। এ এই প্লেটের অনুরণিত বৈশিষ্ট্যগুলিও ব্যবহার করা যেতে পারে।এটি একটি শাব্দ ফিল্টার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে যা শুধুমাত্র প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সি তরঙ্গ নির্বাচন করে। আরেকটি বিকল্প হল একটি সাউন্ড জেনারেটরে (সাইরেন, ডিটেক্টর, ইত্যাদি) একই সাথে ফ্রিকোয়েন্সি-সেটিং এবং শব্দ নির্গত উপাদান হিসাবে একটি পাইজোইলেকট্রিক উপাদান ব্যবহার করা। এই ক্ষেত্রে, শব্দ সর্বদা অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সিতে উত্পন্ন হবে, এবং সামান্য শক্তি খরচ সঙ্গে সর্বাধিক ভলিউম প্রাপ্ত করা যেতে পারে।
রেজোন্যান্স বৈশিষ্ট্যগুলি রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে কাজ করা জেনারেটরের ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীল করতে ব্যবহৃত হয়। কোয়ার্টজ প্লেটগুলি ফ্রিকোয়েন্সি-সেটিং সার্কিটে অত্যন্ত স্থিতিশীল এবং উচ্চ-মানের দোলক সার্কিটের ভূমিকা পালন করে।
শিল্প স্কেলে ইলাস্টিক বিকৃতির শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করার জন্য এখনও দুর্দান্ত প্রকল্প রয়েছে। আপনি পথচারী বা গাড়ির মাধ্যাকর্ষণ প্রভাবের অধীনে ফুটপাথের বিকৃতি ব্যবহার করতে পারেন, উদাহরণস্বরূপ, ট্র্যাকের অংশগুলিকে আলোকিত করতে। আপনি বিমান নেটওয়ার্ক প্রদান করতে বিমানের ডানার বিকৃতি শক্তি ব্যবহার করতে পারেন। এই ধরনের ব্যবহার পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলির অপর্যাপ্ত দক্ষতা দ্বারা সীমাবদ্ধ, তবে পাইলট প্ল্যান্টগুলি ইতিমধ্যে তৈরি করা হয়েছে এবং তারা আরও উন্নতির প্রতিশ্রুতি দেখিয়েছে।
অনুরূপ নিবন্ধ:
