البيزوكهربية Piezoelectricity
- تعرف أيضاَ بالكهرباء الأنضغاطية أو الكهرباء الضغطية أو الكهرضغطية.
- هي خاصية لبعض بلورات المواد الكيميائية تعنى قدرتها على توليد جهد كهربي بين طرفي البللورة عند تعرضها للضغط.
- كان مكتشفها الأول جابرييل ليمان ثم بيير كوري.
- أمثلة على البلورات التى تولد البيزوكهربية هي: بلورة الكوارتز والتورمالين والزبرجد وقصب السكر وطرطرات الصوديوم والبوتاسيوم حيث وجد العالم كورى أن بلورتي الكوارتز وطرطرات الصوديوم والبوتاسيوم تظهرا الخواص الكهربية بالضغط أكثر من غيرهم.
آلية العمل
- في بلورة المادة الكهربائية الانضغاطية تكون الشحنات السلبية والموجبة مفصولة، ولكن موزعة بشكل متناظر، بحيث تكون الشبكة البلورية متعادلة كهربائيا بشكل عام.
- يشكل كل من هذه الأطراف ثنائي أقطاب كهربائي، وعادة تميل ثنائيات الأقطاب القريبة من بعضها البعض إلى أن تكون متسقة في مناطق تدعى "مجالات فايس" Weiss domains.
- تكون هذه المجالات عادة موجهة عشوائيا، ولكن يمكن أن تكون متسقة خلال الاستقطاب (يختلف هذا عن عملية الاستقطاب المغناطيسي ) ، والذي يتم من خلال تطبيق مجال كهربائي قوي عبر المادة عادة في درجات حرارة مرتفعة.
- عند تطبيق جهد ميكانيكي يتشوه التوضع المتناظر للشحنات وهذا يؤدي إلى توليد الجهد الكهربائي عبر المادة.
- على سبيل المثال إن طبق 2 كيلو نيوتن من القوة على 1 سم3 من الكوارتز يمكن أن تنتج من الجهد 12500 فولت.
- الشكل يوضح البيزوكهرباء : بسبب ضغط ميكانيكي تنزاح شحنات موجبة (Q+) بالنسبة لشحنات سالبة (Q–) في المادة. وبذلك ينشأ جهد كهربائي في بلورة .
أهم تطبيقات البيزوكهرباء
(1) صناعة السيارات
(جهاز توازن العجل، التحكم اللاسلكي في فتح وغلق السيارة، أجهزة الإستشعار المسئولة عن فتح أكياس الهواء).
(2) صناعة أجهزة الحاسب الآلي
(ناقل البيانات من وإلي القرص الصلب).
(3) في المجال التجاري والاستهلاك العام
(روؤس ماكينات الطباعة، جهاز قياس الإنفعال الميكانيكي، اللحام الفوق صوتي، جهاز أنذار الحرائق).
(4) المجال الطبي
(مضخات الإنسولين، العلاج بالذبذبات الفوق صوتية).
(5) المشعل الكهربائي الانضغاطي
(مسدس الغاز المعروف).