用手不斷按壓冰糖,它就能發(fā)電,這是什么原理?
其實(shí),這里的冰糖是一種擁有“超能力”的壓電材料!
那什么是壓電?它又如何發(fā)電的呢?
打火機(jī)的黑科技
我們先來看看打火機(jī)中的這個(gè)小東西,不知道你有沒有好奇過,為啥每次一按它,手都會感覺麻麻的。
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如果把它拆開,你會發(fā)現(xiàn),它的結(jié)構(gòu)很簡單,彈簧下面連著一個(gè)錘子。
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當(dāng)你用力按壓彈簧時(shí),錘子就會快速向下撞擊壓電陶瓷,關(guān)鍵就在這一下。
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會發(fā)電的石英
1880年,居里兄弟二人研究石英晶體時(shí)發(fā)現(xiàn),如果在石英晶體的特定方向上施加壓力或者拉力,晶體表面就會出現(xiàn)電荷并形成電壓,這里,石英便是一種壓電材料!
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與冰糖和陶瓷類似,它們的晶體結(jié)構(gòu)多呈非中心對稱,所以,在外力作用下,晶格很容易會發(fā)生偏移,從而在其表面積累正負(fù)電荷。
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借用澳大利亞蒙納士大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家克里斯托弗·沃伊齊的一句話——“當(dāng)你晃動(dòng)石英,它就會發(fā)電;有了電,就會誕生黃金。” 說的便是石英的正壓電效應(yīng)。
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Christopher Voisey
但這又和黃金有什么關(guān)系呢?
常伴生黃金的石英礦脈
我們都知道,大多數(shù)黃金往往出現(xiàn)在石英礦脈中——
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而石英受到機(jī)械應(yīng)力又會產(chǎn)生電壓,因此,沃伊齊等人認(rèn)為是地震誘發(fā)的壓電效應(yīng)將金從里面還原了出來。
為了驗(yàn)證這一點(diǎn),他們把石英板放在了含有金液體溶液的密封腔體中,并用機(jī)器模擬地震波不斷擠壓石英板,一段時(shí)間后把它放到高倍顯微鏡下觀察,結(jié)果,在石英表面真的出現(xiàn)了一些黃金顆粒!
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擠壓石英就有金子析出,那反過來,如果只給材料施加電壓,它是不是也能發(fā)生形變呢?
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答案是可以的,比如:輸出全靠抖的壓電風(fēng)扇,就利用了逆壓電效應(yīng)。
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只要一個(gè)壓電陶瓷片和一個(gè)彈性薄片,給它通電就能振動(dòng)。
再或者,下面這個(gè)薄如蟬翼的“消音神器”,乍一看,和普通的絲綢沒啥區(qū)別。
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有趣的是,它不僅能通過“說話”來掐滅噪音,還有“噤聲”模式!
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這種材料由一根根壓電纖維組成,當(dāng)附近有噪音時(shí),只要控制壓電纖維的振動(dòng),就能讓它們發(fā)出特定頻率的聲波,從而將噪音抵消。
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除此之外,把它應(yīng)用在汽車等嘈雜的環(huán)境中 ,并調(diào)節(jié)電壓抑制壓電纖維振動(dòng),還能從源頭上防止噪音的產(chǎn)生~
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