Merhaba arkadaşlar, bu yazımızda piezoelektrik ‘den bahsedeceğiz.

Piezoelektrik

Piezo ( πιεζο )( Yunanca) basınç uygulamak, sıkıştırmak anlamına gelmektedir.

Cisimlerin sıkıştırılması sonucu elektrik oluşumu 1880 de Fransız Pierre Curie ve Poul-Jaques Curie kardeşler tarafından keşfedilmiştir.

Curie Kardeşler kristalin iki ucuna basınç uyguladığında bir polarizasyon (kutuplanma) oluştuğunu, böylece kristalde potansiyel farkı (voltaj) elde ettiklerini fark ettiler.

Benzer şekilde bu işlemin tersi de geçerlidir. Yani kristale dışarıdan voltaj verildiğinde az da olsa kristalde değişim olmaktadır.

Curie Kardeşler, sıcaklık değişimlerinin ürettiği potansiyel ile piezoelektrikliğe yol açan mekanik gerilim arasında doğrudan bir ilişki olacağını düşündüler.

Belirli kristal asimetrileri olan malzemelerde piezoelektrik etkinin ortaya çıkmasını bekliyorlardı.

Kuvars, topaz, şeker kamışı, Rochelle tuzu ve turmalin gibi çeşitli kristal türlerini test ettiler.

Sonuç olarak, Curie bu tür malzemeler sıkıştırıldığında, mekanik gerilimin gerçekten bir elektrik potansiyeli ile sonuçlandığını buldu.

En güçlü piezoelektrik etkiler kuvars ve Rochelle tuzunda bulundu. Kardeşler, piezoelektrik kuvars elektrometresini icat ederek keşiflerini değerlendirdiler.

Ertesi yıl, matematikçi Gabriel Lippman, ters bir “piezoelektrik etki” olması gerektiğini, böylece bir kristale bir elektrik alanı uygulandığında, bu malzemenin yanıt olarak deforme olmasına neden olacağını gösterdi.

Kardeşler, Lippman’ın teorisini test ettiler ve deneyleri matematikçinin teorisinin doğru olduğunu kanıtladı.

İlk heyecan telaşının sona ermesinden sonra, piezoelektrik araştırmalar, matematiksel teori olarak çok karmaşık olduğu için önümüzdeki 30 yıl boyunca arka planda kayboldu.

1910’da, Woldemar Voigt, piezoelektrik özelliklere sahip 20 küsur doğal kristal sınıfını tanımlayan, devasa bir ciltli Lehrbuch der Kristallphysik adında kesin bir inceleme yayınladı.

Bu, Paul Langevin’in ince kuvars kristalleri kullanarak denizaltılarda kullanım için bir ultrasonik dönüştürücü geliştirdiği 1917’de sonar ile başlayarak, bu tür malzemeler için pratik uygulamaların daha sonra geliştirilmesine zemin hazırladı.

(Kaynak-1)

Yıllar içinde Piezoelektrik birçok malzeme, insan yaşamını kolaylaştıran ürün ve alanların gelişimi sağlamıştır. Piezoelektrik Kullanım alanları sıralandığında karşımıza çıkan ilk alan yenilenebilir enerji olmaktadır.

Yürüyen insanların basınç etkisinden enerji toplamak için Starner’ın önceki bir modelleme çalışmasından yola çıkılarak, bir ayakkabıya piezoelektrik devresi entegre edildi. 52 kg ağırlığındaki bir kişi tarafından hızlı yürüme temposunda (1996) 5 Watt a kadar elektrik gücünün üretebileceğini gösterdi.

(Kaynak-2)

Giyilebilir Kalp Pili ve Canan Dağdeviren

Canan Dağdeviren Piezoelektrik malzemeleri  insan organlarının üzerine yerleştirerek organların hareketini elektrik enerjisine çeviren cihazların mucididir. Dağdeviren Dünyanın en iyi üniversitelerinden ikisinde birden aynı anda proje yürütme ayrıcalığına sahip. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) Koch Laboratuvarı’nda çalışmalarını devam ettiriyor. Harvard Üniversitesi’nde ise genç akademi üyeliği var. ( Kaynak : Wikipedia)

“Giyilebilir kalp pili; kalbin, akciğerin ve diyaframın hareketi ile elektrik enerjisi üreten, bu enerjiyi depolayan esnek ve ultra ince piezo elektrik entegre bir alet olarak tanımlanabilir. İnsan vücuduyla uyumlu plastik bir yüzeye tutturulan bu malzeme; saç telinden yüz kat daha ince ve kâğıt gibi katlanıp bükülebilir özelliktedir. Arizona Üniversitesi Sarver Kalp Merkezi ile yürütülen ortak çalışma ile yapılan esnek alet, kalp boyutları insana yakın olan koyun, dana ve domuz üzerinde denendi ve başarılı oldu. Ayrıca, canlı metabolizmasıyla uyumunu kanıtlamak amacıyla yapılan kontrol deneyinde, fare kas hücrelerinin alet üzerinde sorunsuz büyüyebildiği görüldü. 20 milyon kere katlanıp büküldüğünde dahi mekanik olarak sağlamlığını koruyabilen alet, 3.8 voltluk pile enerji depolayabiliyor.”   http://canandagdeviren.com

Cilt  kanseri teşhisini kolaylaştıran, dövme gibi vücuda yapıştırılan ve 10 saniyeden daha az bir sürede sonuç veren cihaz çalışması da oldukça heyecan vericidir.

Piezoelektrik Kullanım Alanları

Piezoelektrik yollar, Airbag sensörleri, hava akışı sensörleri, alarmlar, yakıt püskürtücüleri, emniyet kemeri uyarıcıları, park sensörleri,Disk sürücüleri, mürekkep püskürtmeli yazıcılar. Tek kullanımlık hasta monitörleri, ultrasonik görüntüleme, Derinlik algılayıcılar, güdüm sistemleri, sonar sistemler, çakmaklar, derinlik bulucular, mücevher temizleyiciler, müzik enstürmanları, nemlendiriciler vb olarak sıralayabiliriz.

Kaynak:5

Piezoelektrik Yol (Hindistan)

Enerjide Piezoelektrik Kullanımı

Piezo-Elektrik Yol ( İsrail )

Kaynaklar

1. APS Physics News , March 2014 (Volume 23, Number 3)

2. Study of piezoelectric effect and its Usefulness in energy harvesting: a review Aman Kumar1 , Angad Anand 2 , Anubhav Raj 3 Class XI, Taurian World School, Ranch , Taurian Innovative Journal/Volume 1/ Issue 1/ NCESMT/TGC/120917/11

3. A piezoelectric energy-harvesting shoe system for podiatric sensing, R. Meier, N. Kelly, +1 author P. Chiang, Published 2014 , Engineering, Medicine, Computer Science, 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

4. https://tr.wikipedia.org/wiki/Canan_Da%C4%9Fdeviren#:~:text=Piezoelektrik%20malzemeleri%20(%C3%BCzerine%20bir%20bas%C4%B1n%C3%A7,Junior%20Fellow%20of%20Harvard)%20se%C3%A7ilen

5. Young-Man Choi ID , Moon Gu Lee and Yongho Jeon * Department of Mechanical Engineering, Ajou University, Suwon 16499, Korea; ymanchoi@ajou.ac.kr (Y.-M.C.); moongulee@ajou.ac.kr (M.G.L.) * Correspondence: princaps@ajou.ac.kr; Tel.: +82-31-219-3652 Received: 12 July 2017; Accepted: 18 September 2017; Published: 25 September 2017     Energies Review Wearable Biomechanical Energy Harvesting Technologies

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz