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 আজ পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলি প্রকৌশল এবং দৈনন্দিন জীবনে উভয় ক্ষেত্রেই ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
বিষয়বস্তু
পাইজো প্রভাবের সারাংশ
সুপরিচিত পদার্থবিদরা আবিষ্কার করেছেন যে যখন নির্দিষ্ট স্ফটিক (রক ক্রিস্টাল, ট্যুরমালাইন, ইত্যাদি) তাদের দিকে বিকৃত হয় তখন বৈদ্যুতিক চার্জ তৈরি হয়। সম্ভাব্য পার্থক্যটি নগণ্য ছিল, তবে সেই সময়ে বিদ্যমান ডিভাইসগুলি এটিকে সংশোধন করেছিল এবং কন্ডাক্টরের সাহায্যে বিপরীত চার্জের সাথে অংশগুলিকে সংযুক্ত করে এটি গ্রহণ করা সম্ভব হয়েছিল। একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ।. ঘটনাটি সংকোচন বা স্ট্রেচিংয়ের মুহুর্তে শুধুমাত্র গতিবিদ্যায় রেকর্ড করা হয়েছিল। স্ট্যাটিক বিকৃতি পাইজো প্রভাব সৃষ্টি করেনি।
শীঘ্রই বিপরীত প্রভাবটি তাত্ত্বিকভাবে প্রমাণিত হয়েছিল এবং অনুশীলনে আবিষ্কৃত হয়েছিল - যখন ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়েছিল, স্ফটিকটি বিকৃত হয়েছিল। এটি প্রমাণিত হয়েছে যে দুটি ঘটনা পরস্পর সম্পর্কিত - যদি একটি পদার্থ সরাসরি পাইজো প্রভাব প্রদর্শন করে, তবে এটি বিপরীত প্রভাবও প্রদর্শন করে এবং এর বিপরীতে।
ঘটনাটি পর্যাপ্ত অসামঞ্জস্য সহ একটি অ্যানিসোট্রপিক স্ফটিক জালি (যার দিকনির্দেশের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন শারীরিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে) সহ পদার্থে পরিলক্ষিত হয়, সেইসাথে কিছু পলিক্রিস্টালাইন কাঠামো।
যে কোন কঠিন শরীরে, প্রয়োগকৃত বাহ্যিক শক্তি বিকৃতি এবং যান্ত্রিক চাপ সৃষ্টি করে এবং পাইজো প্রভাবের অধিকারী পদার্থগুলিতে চার্জের মেরুকরণও হয় এবং মেরুকরণ প্রয়োগ করা বলের দিকের উপর নির্ভর করে। যখন প্রভাবের দিক পরিবর্তন হয়, মেরুকরণের দিক এবং চার্জের মেরুতা উভয়ই পরিবর্তিত হয়। যান্ত্রিক ভোল্টেজের উপর মেরুকরণের নির্ভরতা রৈখিক এবং P=dt অভিব্যক্তি দ্বারা বর্ণনা করা হয়, যেখানে t হল যান্ত্রিক ভোল্টেজ এবং d হল একটি সহগ যাকে পাইজোইলেক্ট্রিক মডুলাস (পিজোমোডুলাস) বলা হয়।
বিপরীত পিজো 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 প্রত্যক্ষ এবং বিপরীত পিজো প্রভাবের জন্য d সহগ একই।
আসলে, এই সমীকরণগুলি শুধুমাত্র অনুমান। প্রকৃত নির্ভরতা অনেক বেশি জটিল এবং স্ফটিক অক্ষের সাপেক্ষে শক্তির দিক দ্বারাও নির্ধারিত হয়।
পাইজো প্রভাব সহ পদার্থ
পাইজো প্রভাবটি প্রথম রক ক্রিস্টাল (কোয়ার্টজ) এর স্ফটিকগুলিতে পাওয়া যায়। আজ অবধি এই উপাদানটি পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলির উত্পাদনে খুব সাধারণ, তবে উত্পাদনে কেবল প্রাকৃতিক উপকরণই ব্যবহৃত হয় না।
অনেক পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলি ABO সূত্র সহ পদার্থের উপর ভিত্তি করে3সূত্র, যেমন BaTiO3, PbTiO3. এই উপাদানগুলির একটি পলিক্রিস্টালাইন (অনেক ক্রিস্টাল সমন্বিত) গঠন রয়েছে এবং তাদের পিজো প্রভাব প্রদর্শনের ক্ষমতা প্রদানের জন্য একটি বহিরাগত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাধ্যমে মেরুকরণের শিকার হতে হবে।
এমন প্রযুক্তি রয়েছে যা ফিল্ম পাইজোইলেক্ট্রিকস (পলিভিনাইলিডিন ফ্লোরাইড, ইত্যাদি) প্রাপ্ত করা সম্ভব করে। তাদের প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্য দিতে, তাদের একটি দীর্ঘ সময়ের জন্য একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে মেরুকরণ করা আবশ্যক। এই ধরনের উপকরণগুলির সুবিধা হল তাদের খুব ছোট বেধ।
পাইজো 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 স্থিতিস্থাপক দৃঢ়তা) দ্বারা নির্ধারিত হয়।
পাইজো প্রভাব সহ স্ফটিকগুলির একটি উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা থাকে - যখন বল (বা বাহ্যিক চাপ) সরানো হয়, তখন তারা তাদের আসল আকারে ফিরে আসে।
পাইজো স্ফটিকগুলিরও একটি অন্তর্নিহিত যান্ত্রিক অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি রয়েছে। যদি এই ফ্রিকোয়েন্সিতে স্ফটিককে দোলাতে বাধ্য করা হয়, তবে প্রশস্ততা বিশেষভাবে বড় হবে।
যেহেতু শুধুমাত্র পুরো স্ফটিকগুলিই পাইজো প্রভাব প্রদর্শন করে না বরং তাদের প্লেটগুলিও নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে কাটা হয়, তাই বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে অনুরণন সহ পাইজোইলেকট্রিক উপাদানের টুকরোগুলি পাওয়া সম্ভব - জ্যামিতিক মাত্রা এবং কাটার দিকের উপর নির্ভর করে।
যান্ত্রিক গুণমান ফ্যাক্টর এছাড়াও piezoelectric উপকরণ কম্পন বৈশিষ্ট্য বৈশিষ্ট্য. এটি একটি সমান প্রয়োগকারী বলের জন্য অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সিতে কম্পনের প্রশস্ততা কতবার বৃদ্ধি পায় তা নির্দেশ করে।
তাপমাত্রার উপর পাইজোইলেক্ট্রিক 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;
- প্রসারণের তাপমাত্রা সহগ নির্ধারণ করে যে পিজো ওয়েফারের রৈখিক মাত্রা তাপমাত্রার সাথে কতটা পরিবর্তিত হয়।
একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়, পাইজোক্রিস্টাল তার বৈশিষ্ট্য হারায়।এই সীমাকে কিউরি তাপমাত্রা বলা হয়। এই সীমা প্রতিটি উপাদানের জন্য পৃথক. উদাহরণস্বরূপ, কোয়ার্টজের জন্য এটি +573 °সে।
পাইজো প্রভাবের ব্যবহারিক ব্যবহার
পাইজো কোষের সবচেয়ে পরিচিত ব্যবহার হল ইগনিশন উপাদান হিসেবে। পাইজো প্রভাব পকেট লাইটারে বা গ্যাসের চুলার জন্য রান্নাঘরের ইগনিটারে ব্যবহৃত হয়। যখন স্ফটিকটি চাপা হয়, তখন একটি সম্ভাব্য পার্থক্য তৈরি হয় এবং বাতাসের ফাঁকে একটি স্পার্ক দেখা যায়।
পাইজোইলেক্ট্রিক উপাদানগুলির প্রয়োগের ক্ষেত্রে এটি শেষ নয়। অনুরূপ প্রভাব সহ স্ফটিকগুলি স্ট্রেন সেন্সর হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে প্রয়োগের এই ক্ষেত্রটি পাইজো প্রভাবের বৈশিষ্ট্য দ্বারা সীমাবদ্ধ যা কেবল গতিবিদ্যায় প্রদর্শিত হয় - যদি পরিবর্তনগুলি বন্ধ হয়ে যায়, তবে সংকেত তৈরি হওয়া বন্ধ হয়ে যায়।
পাইজো ক্রিস্টালগুলিকে একটি মাইক্রোফোন হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে - যখন শাব্দ তরঙ্গের সংস্পর্শে আসে তখন বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি হয়। ইনভার্স পিজো ইফেক্ট (কখনও কখনও একই সাথে) এই ধরনের উপাদানগুলিকে শব্দ নির্গতকারী হিসাবে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। যখন একটি বৈদ্যুতিক সংকেত স্ফটিকের উপর প্রয়োগ করা হয়, তখন পাইজো উপাদানটি শাব্দ তরঙ্গ উৎপন্ন করতে শুরু করবে।
এই ধরনের নির্গমনকারীগুলি অতিস্বনক তরঙ্গ তৈরি করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে চিকিৎসা প্রযুক্তিতে। এ এ প্লেটের অনুরণন বৈশিষ্ট্যগুলিও ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি একটি শাব্দ ফিল্টার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে যা শুধুমাত্র নিজস্ব ফ্রিকোয়েন্সির তরঙ্গ নির্গত করে। আরেকটি বিকল্প হল একটি সাউন্ড জেনারেটরে (সাইরেন, ডিটেক্টর, ইত্যাদি) একটি পাইজো উপাদান একই সাথে ফ্রিকোয়েন্সি ট্রান্সডুসার এবং একটি শব্দ নির্গতকারী হিসাবে ব্যবহার করা। এই ক্ষেত্রে শব্দ সর্বদা অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সিতে উত্পন্ন হবে, এবং সর্বাধিক ভলিউম সামান্য শক্তি খরচ সঙ্গে প্রাপ্ত করা যেতে পারে.
রেজোন্যান্স বৈশিষ্ট্যগুলি রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জে অপারেটিং অসিলেটরগুলির ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীল করতে ব্যবহৃত হয়। কোয়ার্টজ প্লেটগুলি ফ্রিকোয়েন্সি ধরে রাখার সার্কিটগুলিতে অত্যন্ত স্থিতিশীল এবং উচ্চ মানের দোলক সার্কিট হিসাবে কাজ করে।
এখনও অবধি, শিল্প স্কেলে ইলাস্টিক বিকৃতির শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করার জন্য দুর্দান্ত প্রকল্প রয়েছে।আপনি পথচারী বা গাড়ির মাধ্যাকর্ষণ দ্বারা ফুটপাথের বিকৃতি ব্যবহার করতে পারেন, উদাহরণস্বরূপ, হাইওয়েগুলির হালকা অংশগুলিকে। জাহাজে শক্তি সরবরাহ করতে বিমানের ডানার বিকৃতি শক্তি ব্যবহার করা সম্ভব। এই ধরনের ব্যবহার পাইজো কোষের অপর্যাপ্ত দক্ষতা দ্বারা সীমাবদ্ধ, কিন্তু পাইলট ইনস্টলেশন ইতিমধ্যেই তৈরি করা হয়েছে, এবং তারা আরও উন্নতির প্রতিশ্রুতি দেখিয়েছে।
সম্পরকিত প্রবন্ধ:
