مواد پیزوالکتریک موادی هستند که وقتی تحت فشار مکانیکی قرار می گیرند جریان الکتریکی تولید می کنند. فرآیند پیزوالکتریک نیز برگشت پذیر است، بنابراین اگر جریان الکتریکی را به این مواد وارد کنید، در واقع شکل آنها کمی تغییر می کند (حداکثر 4٪).
مواد مختلفی وجود دارد که دارای خواص پیزوالکتریک هستند، از جمله استخوان، پروتئین، کریستال (مانند کوارتز) و سرامیک (مانند سرب زیرکونات تیتانات).
با این حال، در می 2012، اعلام شد که دانشمندان آزمایشگاه دانشگاه کالیفرنیا برکلی مکانیسمی برای مهار پیزوالکتریک از ویروس‌ها پیدا کرده‌اند. این اولین بار است که از یک ماده بیولوژیکی برای تولید پیزوالکتریک استفاده می شود.
فهرست موضوعات
چرا مواد پیزوالکتریک مورد توجه هستند؟
تصور کنید در خیابان راه می روید و در حین راه رفتن گوشی خود را شارژ میکنید، لپ تاپ خود را با تایپ کردن شارژ می کنید، یا با رقصیدن روی یک زمین پیزوالکتریک به یک کلوپ شبانه انرژی می دهید! مفهوم پیزوالکتریک از دهه 1880 وجود داشت و توسط ژاک و پیر کوری کشف شد. علیرغم اینکه قبلاً در مواردی مانند فندک برای ایجاد جرقه ای که گاز را مشتعل می کند استفاده می شود، استفاده از آن به عنوان یک منبع انرژی روزمره هنوز فاصله زیادی دارد.
مسائل مربوط به مواد پیزوالکتریک فعلی
در حال حاضر در تلاش برای استفاده از پیزوالکتریک به عنوان یک روش تولید برق بادوام، با 3 مسئله مواجه هستیم:
- مسئله اصلی این است که مقدار برق تولید شده بسیار ناچیز است، بنابراین اگر تاسیسات وسیعی راه اندازی نشود، به سادگی قدرت لازم برای تامین انرژی جدیدترین ابزارهای ما را نخواهد داشت.
- جریان تنها زمانی تولید می شود که تنش مکانیکی اعمال شود، بنابراین به محض اینکه فشرده سازی مواد را متوقف کنید، شارژی تولید نمی شود.
- مسئله نهایی این است که تا به حال، بسیاری از محصولات اولیه مورد نیاز برای تولید مواد پیزوالکتریک سمی بوده و کار با آنها دشوار است.
آینده پیزوالکتریک
پیزوالکتریک یک زمینه هیجان انگیز از فناوری نانو است، و در حال حاضر آزمایش هایی در خارج از آزمایشگاه ها در حال انجام است تا این شکل از قدرت را مهار کنند. در بسیاری از مکان‌ها از جمله متروی ژاپن، پیست‌های رقص در سراسر جهان و استادیوم‌های فوتبال، مهندسان قبلاً کف‌های پیزوالکتریک را ایجاد کرده‌اند که از حجم بالای پیاده‌روی برای کاهش تقاضای خود برای برق از شبکه استفاده می‌کنند. با کمی شانس در سال های آینده، پیزوالکتریک به سلاح دیگری تبدیل خواهد شد که می توانیم از آن برای کاهش اتکا به سوخت های فسیلی و به دست آوردن انرژی مورد نیاز خود استفاده کنیم.