I- NGUYÊN LÝ
1.Tính chất của vật liệu áp điện:
Một số vật rắn bị biến dạng thì bên trong nó phát sinh các điện tích.
Hiệu ứng này có tính nghịch đảo nghĩa là các vật liệu này được nạp điện
tích thì chúng sẽ bị biến dạng về phương diện cơ học. Vật liệu có tính
chất như vậy được gọi là vật liệu áp điện.
Nguyên lí bảo toàn năng lượng thường được biểu hiện trong cả hai
hướng: hướng cơ học – vào / điện – ra. Nó là cơ sở của nhiều thiết bị đo
gia tốc, lực và áp suất. Và cũng được dùng để tạo những nguồn cao thế
nhân thấp. Hướng điện-vào/ cơ học-ra được áp dụng trong các bộ phận
rung dao động bé ( trong các hệ thống âm thanh, tách sóng hướng và bộ
dịch chuyển bé).
Những vật liệu biểu hiện tính áp điện được phân chia thành ba nhóm
chính: tinh thể tự nhiên Lead Zirconate ( PbZrO
3
) (thạch anh, muối mỏ)
tinh thể tổng hợp (Lithium Sulfate; Ammonium dihydrogen phosphote
NH
4
H
2
PO
4
), gốm phân cực (Barium titanate),… Vì cấu trúc bất đối
xứng tự nhiên của chúng nên các vật liệu tinh thể biểu hiện hiệu ứng này
là dị hướng. Vì vậy gốm Senhét phải được phân cực bằng một cách nhân
tạo bằng cách tác dụng một điện trường mạnh vào tinh thể (trong lúc nó
được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ curie của tinh thể ) và sau
đó làm lạnh từ từ với điện trường vẫn còn được tác dụng. Hiệu ứng áp
điện này có thể được sử dụng để tạo nên các biến dạng cơ học của các
vật liệu theo nhiều mốt khác nhau, chẳng hạn như tạo độ dãn nở chiều





. (1)
Như thế, nếu biết g và kích thước t, chúng ta có thể tính thế lối ra trên
đơn vị lực tác dụng. Giá trị điển hình của g=12.

(v/m/N/m
2
) đối
với Barium Titanate và 50.10
-3
đối với quartz. Như vậy với quartz, tinh
thể dầy 0,1 in phải có độ nhậy 0,88 v/(1b/in
2
), biểu hiện thế lối ra khá
lớn khi lực tác dụng bé đó là ưu điểm nổi bật của thiết bị áp điện.
Để thiết lập mối quan hệ dưới lực tác dụng và các điện tích sinh ra:
dòng hằng số d được định nghĩa
d
33
=
  

=



(2)





g
33
=




Hằng số điện môi của quartz là khoảng 4,06.10
-11
và với barium
titanate là 1,250.10
-11
. Do vậy với quartz
d
11
=  

  

  

 .
2. Bộ biến đổi dịch chuyển bé:
Với các tính chất đã nói ở trên, phần tử áp điện có thể được sử dụng
làm bộ đo độ dịch chuyển bé.
Đển khảo sát chúng ta coi bộ biến đổi cáp nối và các bộ khuếch đại là

q = K
q
x
i

X
i
≡ độ lệch, cm.
Điện tích này sinh ra dòng:
I
cr
=


= K
q





Ta có thể viết : i
cr
= i
c
+ i
r

e
o








(D) =


(4)
Với C ≡ C
cr
+ C
cable
+ C
apl
; R ≡








 R
apl

K ≡ độ nhạy ≡




Như vậy  lớn khi 
1
nhỏ. Đáp ứng của bộ biến đổi được minh họa rõ hơn bằng
cách thay đổi đọ dịch chuyển nối vào của hình 3.

Phương trình vi phân là : D + 1)e
0
= (KD)x
i
vì x
i
= A
Khi (0<t<T) nó trở thành : D + 1)l
0
= 0 (6)
Bây giờ xi=0
+
thì x
i
= A do đó điện tích tăng đột ngột đến giá trị K
q
A/C do
vậy điều kiện ban đầu của ta trở thành :
e







Bây giờ thì điểm t=T.x
i
bớt xuống một lượng A thì điện tích giảm đột ngột
một lượng K
q
A/C và e
0
giảm một lượng K
q
A/C

II- PHẦN THỰC NGHIỆM
+ Xác định hằng số điện môi bằng Q-meter.
+ Đo hai mẫu vật liệu áp điện loại: Titanatzeronát chì Pb (Ti, Zr)O
3
hay
còn gọi là PZT.
Bước 1: Bật máy trước khi đo chừng 15 tới 30 phút để máy đo ổn định.
Sau đó lắp hộp chuẩn, tìm tần số cộng hưởng. (kim của Q-meter đạt giá
trị cực đại). Ghi lại các giá trị L
0
, C
0
và tần số cộng hưởng f

= 



 suy ra hằng số điện môi 

khi biết các kích
thước   của mẫu.
Tiến hành nhiều lần đo với các hộp chuẩn khác nhau để tìm giá trị đo
chính xác.
III- Ứng dụng
1 .Vật liệu siêu mỏng biến quần áo thành bộ sạc

Các nhà nghiên cứu đã khám phá một cách hoàn toàn mới tạo ra điện năng bằng
cách sử dụng một vật liệu siêu mỏng giống như máy biến đổi năng lượng cơ học
thành năng lượng điện và ngược lại

Vật liệu này làm việc dựa trên hiệu ứng áp điện, đây là hiệu ứng khi kéo giãn hay
nén một vật liệu thì nó sẽ tạo ra một điện áp (và ngược lại). Nhưng trước đây đối
với nguyên liệu có độ dày chỉ gồm một vài lớp nguyên tử không thể quan sát thực
nghiệm được hiệu ứng này
2.Màn hình cảm ứng điện trở
Màn hình cảm ứng điện trở là loại màn hình cảm ứng phổ biến nhất. Trừ những
mẫu smartphone hiện đại và các máy tính bảng thì hầu hết các loại màn hình cảm
ứng ta gặp thực ra là cảm ứng điện trở. Màn hình cảm ứng điện trở tất nhiên phụ
thuộc vào trở kháng. Áp lực bạn đặt lên gây ra hồi đáp cho màn hình.
Một màn hình cảm ứng được tạo ra từ hai lớp cơ bản được đặt cách nhau một