Enerjiler arasında dönüşüm sağlayarak var olan enerjiyi ihtiyaca uygun enerji çeşidine dönüştürebilen uygulamalar günlük yaşantımızı oldukça kolaylaştırıyor. Bu uygulamaların bazıları ise piezoelektrik özelliği ile çalışıyor. Piezoelektrik olayını ise çalışma prensibi ile içerisinde kullanılan piezo materyali özel kılıyor.

İlk olarak 1880’de Pierre Curie  ve Jacques Curie kardeşler tarafından keşfedilen piezoelektrik sözlük anlamıyla; kimi kristallerin mekanik gerilme etkisinde kütleleri içinde bir elektrik kutuplanması ile yüzeylerinde elektrik yüklerinin oluşması ve bir elektrik alan etkisinde kaldıklarında iç kuvvetlerinin etkisi ile biçim değiştirmeleridir. Tanım kısmı biraz karışık geldiyse bir de başka yoldan anlatalım.

Piezoelektrik, mekanik bir enerjiyi elektrik enerjisine veya elektrik enerjisinin mekanik bir enerjiye çevrilmesi için kullanılan bir özelliktir. Bahsedilen enerjiler arası dönüşüm şu şekilde oluşur; bazı malzemelere baskı uygulanması ile malzemenin elektrik alanı veya elektrik potansiyeli değişime uğrar. Bu değişim sonucunda kullanılan malzemenin içindeki kutuplanma yoğunluğuna da bağlı olarak malzemede bir voltaj ortaya çıkar.

Tüm bu olayların oluşması sırasında belki de kilit nokta olarak tabir edebileceğimiz ‘kullanılan malzeme’  herhangi bir malzeme değildir. Piezoelektrik olayı, simetri merkezi bulunmayan kristal yapıya sahip seramiklerde görülür. Piezoelektrik malzemelerin bu tip kristallerden seçilme sebebi, bir sıkışma veya kayma kuvveti ile artı yüklerin ve eksi yüklerin ağırlık merkezlerinin birbirinden ayrılarak kristal kütlesi içerisinde temel dipoller ve bunların etkisi ile karşılıklı yüzeyler üzerinde zıt işaretli yükler oluşturabilmeleridir. Kuvars, lityum tantalat, çinko oksit, baryum titanat yaygın olarak kullanılan piezoelektrik malzemeler arasındadır.

Dışarıdan bir etki veya yüksek hızda sıkıştırma gibi kuvvetleri algılayarak piezoelektrik prensibi ile çalışan uygulamaların sayısı oldukça fazladır. Örneğin mikrofonlarda ses dalgalarından gelen basınç piezo malzemede sinyal üretimine yol açar, bu sinyaller yükseltilerek hoparlörlere ulaşır. Bir diğer örnek, bindiğiniz bir arabadaki hava yastığında, park sensörlerinde ve alarm sistemlerinde de piezoelektrik prensibi bulunur.

Bunlar gibi farkında olmadan hayatımızın pek çok yerinde piezoelektrik malzemeleri içeren ve bu prensip ile çalışan sistemler ile karşılaşmaktayız.

Hazırlayan: Hilal Ebru Tandoğan