不可思议现象,“压电效应”是什么?

你真聊社会 2025-01-16 17:20:59

闲着没事用锤子敲敲口哨糖,不料二者碰撞出了蓝色的火花,这是什么原理?其实这里的口哨糖是一种拥有"超能力"的压电材料。那什么是压电?它又如何发电的?

先来看看打火机中的这个小东西,不知道你有没有好奇过,为什么每次一按它手都会感觉麻麻的?如果把它拆开,你会发现它的结构很简单,弹簧下面连着一个锤子,当你用力按压弹簧时,锤子就会快速向下撞击压电陶瓷。

关键就在这一下,1880年居里兄弟二人研究石英晶体时发现,如果在石英晶体的特定方向上施加压力或者拉力,晶体表面就会出现电荷并形成电压。这里石英便是一种压电材料,与蔗糖和陶瓷类似,它们的晶体结构多呈非中心对称,所以在外力作用下,晶格很容易会发生偏移,从而在其表面积累正负电荷。

借用澳大利亚蒙纳士大学的地质学家克里斯托弗·沃伊齐的一句话:当你晃动石英它就会发电,有了电就会诞生黄金,说的便是石英的正压电效应。

但这又和黄金有什么关系?我们都知道,大多数黄金往往出现在石英矿脉中,而石英受到机械应力又会产生电压,因此沃伊齐等人认为是地震诱发的压电效应,将金从里面还原了出来。

为了验证这一点,他们把石英板放在了含有金液体溶液的密封腔体中,并且机器模拟地震波不断挤压石英板,一段时间后把它放到高倍显微镜下观察,结果在石英表面真的出现了一些黄金颗粒,挤压石英就有金子析出。

那反过来,如果只给材料施加电压,它是不是也能发生形变?答案是可以的。比如输出全靠抖的压电风扇,就利用了逆压电效应,只要一个压电陶瓷片和一个弹性薄片,给它通电就能振动。

再或者下面这个薄如蝉翼的消音神器,乍一看和普通的丝绸没什么区别。有趣的是,它不仅能通过"说话"来掐灭噪音,还有"噤声"模式。这种材料由一根根压电纤维组成,当附近有噪音时,只要控制压电纤维的振动,就能让它们发出特定频率的声波,从而将噪音抵消。

除此之外,把它应用在汽车等嘈杂的环境中,并调节电压抑制压电纤维振动,还能从源头上防止噪音的产生。

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