بحوث علمية للتحميل 215 بحث عن الكهرباء ,الكهرباء الإنضغاطية - الضغط الكهربائي - Piezoelectricity

[خديجة]

الكهرباء , الكهرباء , الإنضغاطية , الضغط , الكهربائي , Piezoelectricity

بحوث علمية للتحميل 215 بحث عن الكهرباء ,الكهرباء الإنضغاطية - الضغط الكهربائي - Piezoelectricity

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
يسعدنا ان نعرض لكم كل ما هو جديد في مجال البحث العلمي
كل ماهو جديد في ابحاث علمية 2021 - 2021

بحث عن الكهرباء ,الكهرباء الإنضغاطية - الضغط الكهربائي - Piezoelectricity
بحوث , دراسات , رسائل ماجستر , رسائر جاهزة , خطابات , نماذج جاهزة مكتبة الخطابات, خطابات رسمية, صيغة خطاب جاهزه, خطابات للموظفين والسكرتاريه, استمارات استبيانات
الكهرباء الإنضغاطية - الضغط الكهربائي - Piezoelectricity
ظاهرة الكهرباء الانضغاطيه والتي تعرف باسم
Piezoelectricity هي ظاهرة فيزيائية طبيعية تظهرها بعض المواد وبالأخص البلورات وبعض أنواع السيراميك حيث تمتلك هذه المواد قدرة على توليد فرق جهد كهربي عندما تتعرض لإجهاد ميكانيكي.

حيث انه إذا ما تم الضغط على سطح المادة بقوة فان انفصال للشحنات الكهربي يحدث عبر الشبكة البلورية للمادة.


ونتيجة للانفصال في الشحنات ينتج على طرفي المادة فرق جهد كهربي .

ومصطلح الكهرباء الانضغاطيه جاء من تعريب كلمة piezo وهي كلمة يونانية piezein والتي تعني الضغط ومن هنا كانت التسمية Piezoelectricity تعكس طبيعة الظاهرة نفسها حيث ان الكهرباء تنتج بالضغط على المادة.


كما إن هذه المواد إذا ما تعرضت لمجال كهربي خارجي فان المادة نفسها تنضغط أو تنكمش بقدر يتناسب مع شدة المجال الكهربي، بمعنى أخر انه إذا وضعت المادة التي لها خاصية الكهرباء الانضغاطيه بين طرفي فرق جهد كهربي فإنها تنكمش.


وعلى سبيل المثال بلورة lead zirconate titanate تتغير أبعادها بنسبة 0.1% عن حجمها الأصلي.



هذه الظاهرة لها تطبيقات مفيدة جداً فمثلا تستخدم في إنتاج الصوت أو مجسات للصوت، أو لتوليد الجهد الكهربي، وتستخدم في أجهزة توليد الموجات الالكترونية electronic frequency generator، كما إنها تستخدم في صناعة الموازين الحساسة microbalance، وفي تحديد أدق بؤرة للأنظمة البصرية من خلال التحكم الدقيق في مكانها على المحور البصري .

كما إنها تدخل في الأجهزة الدقيقة التي تعمل على الأبعاد الذرية مثل جهاز الميكروسكوب الالكتروني بأنواعه المختلفة (STM, AFM, MTA, SNOM)، هذا بالإضافة إلى استخدامها في العاب الأطفال وأيضا في الولاعة لتوليد الشرارة الكهربية.





قرص piezoelectric يولد فرق جهد عندما يتعرض لتغير في شكله .


ومن استخداماتها أيضا في تنظيف الأسطح المستخدمة لتصنيع الأغشية الرقيقة thin films لإزالة الدقائق الصغيرة جدا من على السطح، وذلك لان البلورة الانضغاطيه إذا ما تعرضت لفرق متردد وعالي فإنها تنتج تتذبذب وتصدر أمواج فوق صوتية تنتشر عبر السائل المنظف وتساعد في التنظيف لتلك الأسطح التي يتطلب ان تكون على درجة عالية جدا من النقاء قبل ترسيب الأغشية الرقيقة عليها.



معلومات تاريخية ...

اكتشفت ظاهرة الكهرباء الانضغاطيه في العام 1880 بواسطة الأخوين Pierre Curie و Jacques Curie.

وذلك من خلال عملهما وخبرتهما في الكهرباء الحرارية pyroelectricity (توليد الكهرباء بواسطة التسخين) وعلاقة ذلك بالتركيب البلوري حيث توقعا أن يكون لتأثير الضغط .

أيضا توليد كهرباء وبالفعل تمكنا من إثبات ذلك على بلورة الكوارتز والتورمالين والتوباذ والسكر والملح، ووجدا إن بلورة الكوارتز والملح تظهرا الخواص الكهربية بالضغط اكثر من غيرهم.





واستمر هذا الاكتشاف لعشرات الأعوام محل دهشة العلماء والباحثين في محاولة فهم هذه الظاهرة وعلاقتها بالتركيب البلوري للمادة. وفي العام 1910 توجت هذه الأبحاث بكتاب نشره العالم Woldemar Voigt’s عن فيزياء البلورات ووصف في كتابه 20 بلورة طبيعية لها القدرة على إنتاج الكهرباء وتمكن من حساب ثابت الكهرباء الانضغاطيه بواسطة التحليل الرياضي tensor analysis.



وقد مرت مواد بمرحلتين الكهرباء الانضغاطيه من التطوير المرحلة الأولى كانت في الحرب العالمية الأولى والمرحلة الثانية كانت في الحرب العالمية الثانية.

وفيما يلي سوف نتحدث عن هاتين المرحلتين ...




المرحلة الأولى :
أول تطبيق استخدمت فيه البلورات هو الانضغاطيه في جهاز السونار sonar، والذي تم تطويره أثناء الحرب العالمية الأولى في فرسنا في العام 1917 بواسطة العالم Paul Langevin وزملاؤه، حيث كان اول استخدام لبلورات الكهرباء الانضغاطيه هو مجس يعمل الأمواج الفوق صوتية في الغواصات الحربية.

يحث تكون المجس من ترانسديوسر transducer مصنوع من بلورة الكوارتز موضوعة بين لوحين معدنيين بعناية فائقة، وكذلك ميكرفون حساس لالتقاط صدى الأمواج الفوق صوتية المرتدة .

يعمل هذا المجس عن طريق إصدار أمواج فوق صوتية وقياس زمن ارتدادها عن الأجسام التي اصطدمت بها ومنها يتم حساب المسافة بين الغواصة وهذه الأجسام .





ولقد كان لنجاح السونار في الكشف عن الغواصات المعادية اثر كبير في الاهتمام بظاهرة الكهرباء الانضغاطيه Piezoelectric وتطوير الكثير من الأجهزة التي تعتمد عليها.




المرحلة الثانية :

في أثناء الحرب العالمية الثانية قام فريق بحثي مستقل في الولايات المتحدة وروسيا واليابان باكتشاف مواد مصنعة لها خصائص الكهرباء الإنضغاطية .

هذه المواد تعرف باسم الفروكهربية ferroelectric وتتميز بقدرة اكبر عدة مرات من البلورات الطبيعية في لتوليد الكهرباء الإنضغاطية.

هذه المواد المكتشفة كانت السبب في توجه الكثير من العلماء لإجراء بحوث مكثفة مواد بخصائص مميزة ولتطبيقات معينة ومن هذه المواد bariun titanate و lead zirconate titanate


وهنا نلاحظ المفارقة في الطريقة الأمريكية في التعامل مع الاكتشافات العلمية والطريقة اليابانية .
في الولايات المتحدة حرصت الشركات الداعمة لأبحاث الكهرباء الانضغاطيه على سرية أبحاثهم طمعا في الاستفادة من براءات الاختراعات التي تسجل لهم.

وبالفعل توصلوا لاكتشاف مواد ذات خواص كهرباء إنضغاطية أفضل من بلورات الكوارتز ولكن عندما طرحت هذه المواد في السوق الأمريكية لم يكون لها النجاح المتوقع لان تسويق هذه المواد يعتمد على التطبيقات العملية التي تحتاجها.

وبدون هذه تطبيقات جديدة لن يكون هناك رواجا لهذه المواد ولهذا كان اثر كبير على تقدم الصناعة المعتمدة على مواد الكهرباء الإنضغاطية.

ولكن في المقابل في اليابان شاركت اشكات الداعمة لأبحاث الكهرباء الانضغاطيه معلوماتها التي توصلت إليها مع المؤسسات الصناعية، فكانت النتيجة تطوير ومتلازم بين اداء المواد الجديدة والتطبيقات الصناعية لها.

فتطورت بسرعة منتجات حديثة وجديدة مثل مرشحات خاصة للراديو والتلفزيون piezoceramic filters وأجراس piezo buzzers وترانسديوسر transducers لتطبيقات الكترونية مختلفة، ومولدات شرارة كهربية استخدمت في ولاعات السجائر.


هذا بالإضافة إلى مجسات خاصة لشركات السيارات لتنبيه السائق إذا ما اقتربت سيارته من عائق في الطريق ليعد مساره

نلاحظ هنا انه بالرغم من التطور الكبير الذي شهدنه مواد الكهرباء الانضغاطيه في الولايات المتحدة عنها في اليابان إلا إن هذه المواد كانت في الولايات المتحدة تمتلك براءة اختراع في حين في اليابان كانت متاحة مجانا للاستخدام مما كانت النتيجة انطلاق تكنولوجيا كاملة تعتمد على مواد الكهرباء الانضغاطيه وأصبحت منتجاتها في مكان مما عاد بالفائدة العظمى على الدولة التي كانت سياستها مفتوحة أمام الجميع.

اقرأ أيضا::

• بحوث علمية 2021 بحث عن الكهرباء الساكنة..بحوث علمية..بحث فيزياء

• ابحاث علمية جاهزة للطباعه 2021 | الكهرباء السكونية | الكهرباء الساكنة في الاجسام |

• بحوث علمية جاهزة 2021 بحث علمى , ابحاث علمية , الكهرباء السكونية

• بحوث علمية للطباعة بحث حول الكهرباء ومكتشفها - بحوث تربوية بحوث مدرسية

• أبحاث علمية جديدة بحث عن الكهرباء فى حياتنا | بحث عن أهمية الكهرباء فى حياتنا | الكهرباء في الحياة

المصدر: منتدي صور حب

---

fp,e ugldm ggjpldg 215 fpe uk hg;ivfhx