কিভাবে Piezoelectricity কাজ করে?

আমাদের কাছে নির্দিষ্ট উপকরণ রয়েছে যা পাইজোইলেকট্রিসিটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত, কিন্তু প্রক্রিয়াটি ঠিক কীভাবে কাজ করে?পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব সহ।এই প্রভাবের সবচেয়ে অনন্য বৈশিষ্ট্য হল এটি দুটি উপায়ে কাজ করে।আপনি একই পাইজোইলেকট্রিক উপাদানে যান্ত্রিক শক্তি বা বৈদ্যুতিক শক্তি প্রয়োগ করতে পারেন এবং বিপরীত ফলাফল পেতে পারেন।

ক্রিস্টালে যান্ত্রিক শক্তি প্রয়োগকে সরাসরি পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব বলা হয় এবং এটি এইভাবে কাজ করে:

1. দুটি ধাতব প্লেটের মধ্যে একটি পাইজোইলেকট্রিক ক্রিস্টাল স্থাপন করা হয়।এই মুহুর্তে উপাদানটি নিখুঁত ভারসাম্যে রয়েছে এবং বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালনা করে না।

2. তারপরে ধাতব প্লেটগুলির দ্বারা উপাদানটিতে যান্ত্রিক চাপ প্রয়োগ করা হয়, যা ক্রিস্টালের মধ্যে বৈদ্যুতিক চার্জগুলিকে ভারসাম্যের বাইরে রাখে।অতিরিক্ত নেতিবাচক এবং ধনাত্মক চার্জ ক্রিস্টাল মুখের বিপরীত দিকে প্রদর্শিত হয়।

3. ধাতব প্লেট এই চার্জগুলি সংগ্রহ করে, যা একটি ভোল্টেজ তৈরি করতে এবং একটি সার্কিটের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক প্রবাহ পাঠাতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

4. 

এটাই, যান্ত্রিক চাপের একটি সাধারণ প্রয়োগ, একটি স্ফটিক চেপে যাওয়া এবং হঠাৎ আপনার একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ।আপনি বিপরীতটিও করতে পারেন, একটি বৈদ্যুতিক সংকেত একটি উপাদানে একটি বিপরীত পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব হিসাবে প্রয়োগ করে।এটি এই মত কাজ করে:

1. উপরের উদাহরণের মতো একই পরিস্থিতিতে, আমাদের কাছে দুটি ধাতব প্লেটের মধ্যে একটি পিজোইলেকট্রিক স্ফটিক রয়েছে।স্ফটিক এর গঠন নিখুঁত ভারসাম্য আছে.

2. তারপরে বৈদ্যুতিক শক্তি স্ফটিকের উপর প্রয়োগ করা হয়, যা স্ফটিকের গঠনকে সঙ্কুচিত এবং প্রসারিত করে।

3. স্ফটিকের গঠন প্রসারিত এবং সংকুচিত হওয়ার সাথে সাথে এটি প্রাপ্ত বৈদ্যুতিক শক্তিকে রূপান্তরিত করে এবং একটি শব্দ তরঙ্গ আকারে যান্ত্রিক শক্তি প্রকাশ করে।

4. 

বিপরীত পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়।উদাহরণস্বরূপ একটি স্পিকার নিন, যা একটি পাইজোইলেকট্রিক সিরামিকের জন্য একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করে, যার ফলে উপাদানটি শব্দ তরঙ্গ হিসাবে বায়ুকে কম্পিত করে।

পাইজোইলেকট্রিসিটির আবিষ্কার

Piezoelectricity প্রথম 1880 সালে দুই ভাই এবং ফরাসি বিজ্ঞানী জ্যাক এবং পিয়েরে কুরি দ্বারা আবিষ্কৃত হয়।বিভিন্ন ধরণের স্ফটিক নিয়ে পরীক্ষা করার সময়, তারা আবিষ্কার করেছিল যে কোয়ার্টজের মতো নির্দিষ্ট স্ফটিকগুলিতে যান্ত্রিক চাপ প্রয়োগ করার ফলে একটি বৈদ্যুতিক চার্জ মুক্তি পায়।তারা একে পিজোইলেকট্রিক প্রভাব বলে।
পরবর্তী 30 বছরে পাইজোইলেকট্রিসিটি মূলত পরীক্ষাগার পরীক্ষা এবং আরও পরিমার্জনের জন্য সংরক্ষিত ছিল।এটি প্রথম বিশ্বযুদ্ধের আগে পর্যন্ত ছিল না যখন সোনার ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য পাইজোইলেকট্রিসিটি ব্যবহার করা হয়েছিল।সোনার একটি পাইজোইলেকট্রিক ট্রান্সমিটারের সাথে একটি ভোল্টেজ সংযোগ করে কাজ করে।এটি কর্মে বিপরীত পিজোইলেকট্রিক প্রভাব, যা বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক শব্দ তরঙ্গে রূপান্তর করে।

শব্দ তরঙ্গগুলি জলের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে যতক্ষণ না তারা কোনও বস্তুকে আঘাত করে।তারা তারপর একটি উত্স রিসিভার ফিরে ফিরে.এই রিসিভারটি সরাসরি পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব ব্যবহার করে শব্দ তরঙ্গকে বৈদ্যুতিক ভোল্টেজে রূপান্তরিত করে, যা পরে একটি সংকেত প্রক্রিয়াকরণ ডিভাইস দ্বারা প্রক্রিয়া করা যেতে পারে।যখন সিগন্যাল চলে যায় এবং কখন ফিরে আসে তার মধ্যে সময় ব্যবহার করে, একটি বস্তুর দূরত্ব সহজেই পানির নিচে গণনা করা যায়।

সোনার একটি সাফল্যের সাথে, পাইজোইলেকট্রিসিটি সামরিক বাহিনীর উৎসুক দৃষ্টি অর্জন করে।দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধ প্রযুক্তিটিকে আরও উন্নত করেছিল কারণ মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, রাশিয়া এবং জাপানের গবেষকরা ফেরোইলেকট্রিক্স নামক নতুন মানবসৃষ্ট পাইজোইলেকট্রিক সামগ্রী তৈরি করতে কাজ করেছিলেন।এই গবেষণার ফলে দুটি মনুষ্য-নির্মিত উপকরণ তৈরি হয়েছে যা প্রাকৃতিক কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল, বেরিয়াম টাইটানেট এবং সীসা জিরকোনেট টাইটানেটের পাশাপাশি ব্যবহৃত হয়।

পাইজোইলেকট্রিসিটি আজ

ইলেকট্রনিক্সের আজকের বিশ্বে পাইজোইলেকট্রিসিটি সর্বত্র ব্যবহৃত হয়।একটি নতুন রেস্তোরাঁর দিকনির্দেশের জন্য Google-কে জিজ্ঞাসা করা মাইক্রোফোনে পাইজোইলেকট্রিসিটি ব্যবহার করে৷এমনকি টোকিওতে একটি পাতাল রেল রয়েছে যা মাটিতে পাইজোইলেকট্রিক কাঠামোকে শক্তি দেওয়ার জন্য মানুষের পদচিহ্নের শক্তি ব্যবহার করে।আপনি এই ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পাইজোইলেক্ট্রিসিটি ব্যবহার করা দেখতে পাবেন:

অ্যাকচুয়েটর

অ্যাকচুয়েটররা পাইজোইলেকট্রিসিটি ব্যবহার করে যন্ত্রগুলিকে পাওয়ার জন্য যেমন বুনন এবং ব্রেইল যন্ত্রপাতি, ভিডিও ক্যামেরা এবং স্মার্টফোন।এই সিস্টেমে, একটি ধাতব প্লেট এবং একটি অ্যাকচুয়েটর ডিভাইস একত্রে একটি পাইজোইলেকট্রিক উপাদান স্যান্ডউইচ করে।ভোল্টেজ তারপরে পিজোইলেকট্রিক উপাদানে প্রয়োগ করা হয়, যা এটিকে প্রসারিত করে এবং সংকুচিত করে।এই নড়াচড়ার কারণে অ্যাকচুয়েটরকেও সরানো হয়।

স্পিকার এবং Buzzers

স্পিকাররা অ্যালার্ম ঘড়ি এবং অন্যান্য ছোট যান্ত্রিক ডিভাইসগুলির মতো ডিভাইসগুলিকে পাওয়ার জন্য পাইজোইলেকট্রিসিটি ব্যবহার করে যার জন্য উচ্চ মানের অডিও ক্ষমতা প্রয়োজন।এই সিস্টেমগুলি একটি অডিও ভোল্টেজ সংকেতকে শব্দ তরঙ্গ হিসাবে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে বিপরীত পিজোইলেকট্রিক প্রভাবের সুবিধা নেয়।

চালকদের

ড্রাইভাররা একটি কম ভোল্টেজের ব্যাটারিকে উচ্চ ভোল্টেজে রূপান্তর করে যা পরে একটি পাইজো ডিভাইস চালাতে ব্যবহার করা যেতে পারে।এই পরিবর্ধন প্রক্রিয়াটি একটি অসিলেটর দিয়ে শুরু হয় যা ছোট সাইন তরঙ্গকে আউটপুট করে।এই সাইন তরঙ্গগুলিকে তখন একটি পাইজো অ্যামপ্লিফায়ার দিয়ে প্রসারিত করা হয়।

সেন্সর

সেন্সর বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন যেমন মাইক্রোফোন, পরিবর্ধিত গিটার, এবং মেডিকেল ইমেজিং সরঞ্জাম ব্যবহার করা হয়.একটি পাইজোইলেকট্রিক মাইক্রোফোন এই ডিভাইসগুলিতে শব্দ তরঙ্গের চাপের ভিন্নতা সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়, যা প্রক্রিয়াকরণের জন্য একটি বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত হতে পারে।

শক্তি

পাইজোইলেকট্রিসিটির সহজতম অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে একটি হল বৈদ্যুতিক সিগারেট লাইটার।লাইটারের বোতাম টিপলে একটি পিজোইলেকট্রিক স্ফটিকের মধ্যে একটি বসন্ত-লোড করা হাতুড়ি মুক্তি পায়।এটি একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ উৎপন্ন করে যা একটি স্পার্ক গ্যাপ অতিক্রম করে গ্যাসকে উত্তপ্ত করে এবং জ্বালায়।এই একই পাইজোইলেকট্রিক পাওয়ার সিস্টেমটি বড় গ্যাস বার্নার এবং ওভেন রেঞ্জে ব্যবহৃত হয়।

মোটর

পাইজোইলেকট্রিক স্ফটিকগুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত যেগুলির জন্য সুনির্দিষ্ট নির্ভুলতা প্রয়োজন, যেমন একটি মোটর চলাচল।এই ডিভাইসগুলিতে, পাইজোইলেকট্রিক উপাদান একটি বৈদ্যুতিক সংকেত পায়, যা তারপরে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয় যাতে একটি সিরামিক প্লেট সরাতে বাধ্য হয়।

পাইজোইলেকট্রিসিটি এবং ভবিষ্যত

পাইজোইলেকট্রিসিটির জন্য ভবিষ্যৎ কী ধরে?সম্ভাবনা প্রচুর।একটি জনপ্রিয় ধারণা যা উদ্ভাবকরা চারপাশে নিক্ষেপ করছেন তা হল শক্তি সংগ্রহের জন্য পাইজোইলেকট্রিসিটি ব্যবহার করা।কল্পনা করুন যে আপনার স্মার্টফোনে পাইজোইলেকট্রিক ডিভাইস আছে যেগুলোকে চার্জ রাখার জন্য আপনার শরীরের সাধারণ নড়াচড়া থেকে সক্রিয় করা যেতে পারে।

একটু বড় চিন্তা করে, আপনি হাইওয়ে ফুটপাথের নীচে একটি পাইজোইলেকট্রিক সিস্টেম এম্বেড করতে পারেন যা ভ্রমণকারী গাড়ির চাকা দ্বারা সক্রিয় করা যেতে পারে।এই শক্তি তারপর হালকা স্টপলাইট এবং অন্যান্য কাছাকাছি ডিভাইস ব্যবহার করা যেতে পারে.বৈদ্যুতিক গাড়িতে ভরা রাস্তার সাথে দম্পতি এবং আপনি নিজেকে নেট ইতিবাচক শক্তির পরিস্থিতিতে খুঁজে পাবেন।