Пироелектричност | dLambow

(Pyroelectricity) -

Какво е пироелектричност и какви приложения има в живота?

Какво е пироелектричност?

Пироелектричност е свойството на някои материали да създават разлика в електрическия потенциал между неговите страни при промяна на температурата (както при нагряване, така и при охлаждане). „Пиро“ е гръцка дума, която означава „огън“. Ефектът е открит за първи път от Франц Мария Улрих Теодор Хох Епинус през 1756 г.

Пироелектричност (Pyroelectricity)

Определение за пироелектричност

Пироелектричеството е свойството на полярния кристал да генерира електрическа енергия, когато е подложен на промяна на топлинната енергия, при което промяната на температурата изменя положението на атомите в кристална решетка, така че поляризацията на веществото се променя.

Принцип на пироелектричността

Принципът на пироелектричността е, че когато се загрее или охлади пироелектричен материал, той се разширява или свива, което води до промяна в неговата електрическа поляризация. Това означава, че заредените частици в неговата кристална структура се изместват и създават положителен заряд на едната страна на материала и отрицателен заряд на другата.

Тази разлика в потенциалите може да се измери или да се използва за захранване на електронни устройства. Ако температурата остане постоянна, пироелектричният потенциал постепенно изчезва поради течение на заряд през материала или околната среда.

Описание на процеса

Описанието на процеса зависи от типа на пироелектричния материал и начина на прилагане на температурната промяна. Някои пироелектрични материали са природни кристали, като:

• - турмалин,
• - шугърит и
• - кварц.

Други са синтетични керамики, полимери или полупроводници, като:

• - PZT,
• - PVDF и
• - GaAs.

Пример за пироелектричност

• - Ако се загрее турмалинов кристал, той ще се разшири по такъв начин, че да промени поляризацията на заредените частици в неговата структура. Това ще доведе до образуването на положителен заряд на едната страна на кристала и отрицателен заряд на другата.

• - Ако обратно, се охлади турмалиновият кристал, той ще се свие по такъв начин, че да промени поляризацията в обратна посока. Това ще доведе до образуването на отрицателен заряд на едната страна на кристала и положителен заряд на другата.

Какви са приложенията на пироелектричеството?

Приложенията на пироелектричеството са свързани с измерването или генерирането на електрически сигнали при промяна на температурата. Някои от тях са:

Пироелектрични сензори

Те използват пироелектрични материали като детектори на инфрачервено излъчване, като превръщат абсорбираната топлина в електрически импулс. Те се използват в термография, пирометрия, дистанционно управление, безопасност и медицина.

Пироелектрични генератори

Те използват пироелектрични материали като източници на електричество, като използват циклични промени в температурата, предизвикани от околната среда или други фактори. Те се използват за харвестинг на енергия, нанотехнология и микроелектромеханични системи.

Пироелектрични лазери

Те използват пироелектрични материали като източници на лазерно излъчване, като използват температурните градиенти в материала за да генерират електрически полета, които стимулират емисията на светлина. Те се използват в оптика, спектроскопия и комуникации.

Какво е пирометрията и как се използва в индустрията?

Пирометрията е метод за бесконтактно измерване на температурата на тела, които излъчват топлинна енергия в диапазона на инфрачервеното излъчване и видимата светлина. Пирометрията се основава на закона на Стефан-Болцман, който свързва мощността на излъчването с температурата и емисивността на телото.

Примери за използване на пирометрия

Пирометрията се използва в индустрията за контрол и регулиране на температурата на различни процеси, като например:

Топене и леене на метали

Пирометрията позволява да се определи точната температура на разтопените метали и сплави, което е важно за качеството и свойствата на изделията.

Обработка на стъкло и керамика

Пирометрията позволява да се контролира температурата на стъклените и керамичните материали при нагряване, охлаждане и формоване, което е важно за предотвратяване на напрежения, деформации и пукнатини.

Заваряване и рязане

Пирометрията позволява да се контролира температурата на заваръчната дъга и рязаната повърхност, което е важно за качеството и безопасността на процеса.

Термична обработка

Пирометрията позволява да се контролира температурата на обработваните детайли при закаляване, отпускане, цементиране и други видове термична обработка, което е важно за получаване на желаните механични и химични свойства.

-------
Ако темата ви харесва, споделете я с приятели. Ако са възникнали въпроси, задайте ги в коментарите по-долу. След седмица проверете за отговора.
----------------