什么是压电效应(the Piezoelectric Effect)？

压电效应是某些晶体的一种独特性质，当受到物理应力时，它们会产生电场或电流。同样的效应也可以反过来观察到，即施加在晶体上的电场会对其结构施加应力。压电效应对传感器至关重要，这是一种广泛应用于各种传感器和电路应用中的电子元件。尽管这种现象在机电设备中的应用具有多功能性，但它是在1880年被发现的，但直到半个世纪后才得到广泛的应用。显示压电效应的晶体结构类型包括石英、黄玉和罗谢尔盐，这是一种化学式为KNaC4H4O6 4H2O的钾盐显微镜。皮埃尔·居里因与妻子玛丽一起研究辐射而获得1903年诺贝尔物理学奖而著名，1880年他与弟弟雅克·居里一起发现了压电效应。然而，两兄弟当时并没有发现逆压电效应，在电使晶体变形的地方，弗朗哥-卢森堡物理学家加布里埃尔·利普曼（Gabriel Lippmann）被认为是第二年反效应的发现，这导致他在1883年发明了李普曼静电计，压电效应是第一台实验性心电图机运行的核心设备。压电效应是指钉式探测器如何在墙后定位木梁的。压电效应具有独特的特性，即通常会产生几千伏的电能势差，且极低当前水平这使得即使是微小的压电晶体也可以用来在燃气灶等点火设备中产生火花。压电晶体的其他常见用途包括控制显微镜、打印机的精确运动，压电效应发生的过程是以晶格的基本结构为基础的。晶体通常有一个电荷平衡，正负电荷沿着晶格的刚性平面精确地相互抵消。当这种电荷平衡被在晶体上施加物理应力，能量通过电荷载体传递，在晶体中产生电流，利用逆压电效应，外加电场会使中性电荷不平衡，从而导致机械应力和晶格结构的轻微调整从2011年起，压电效应已被广泛垄断，应用于从石英钟到热水器点火器，便携式烤架，甚至一些手持式打火机。在计算机打印机中，微型晶体被用于喷墨喷嘴以阻止墨水流动。当电流作用于它们时，它们就会变形，允许墨水以精心控制的体积流到纸上，产生文字和图像。压电效应也可以用来为手表中的微型扬声器发声，以及用于测量物体之间距离的声波传感器，例如建筑行业的螺柱探测器。超声波传感器也基于压电晶体和许多麦克风。截至2011年，它们使用钛酸钡、钛酸铅或锆酸铅制成的晶体，产生的电压比罗谢尔盐低，罗谢尔盐是这些技术早期形式的标准晶体自2011年起，利用压电效应的最先进技术形式之一是扫描隧道显微镜（STM），该显微镜用于直观地检查原子和小分子的结构。STM是纳米技术领域的基本工具。STM中使用的压电晶体能够皮埃尔·居里（Pierre Curie）因与妻子玛丽一起获得1903年诺贝尔物理学奖（Nobel Prize for Radious research）而闻名于世，他在1880年与弟弟雅克·居里（Jacques Curie）一起发现了压电效应。