У природі існує безліч речовин, здатних виробляти п'єзоефект. Серед них - кварц, турмалін, виннокислий калій, п'єзоелектричний кераміка. Одними з найбільш вживаних матеріалів у виробництві резонаторів є кварц і п'єзокераміка. Про них ми і розповімо в даній статті.
У природі кварц (quartz) зустрічається досить часто. Цей мінерал кристалізується при температурі не вище 573 градусів. Його хімічна формула - SiO2 (безводний діоксид кремнію), а молекулярна маса становить 60, 06. Даний мінерал - один з найбільш твердих, йому властива висока хімічна стійкість.
За формою природні кристали кварців вельми різноманітні. Найпоширеніша форма - це гексагональна призма з пірамідальними гранями. Поверхня кристала являє собою горизонтальну штрихування, а грані призми біля основи розширені.
Для застосування в п'єзоелектричному обладнанні використовують природний кварц (quartz), який зустрічається у вигляді окатанних гальок, уламків кристалів і цілих кристалів. Колір його може варіюватися від чорного (моріон) до прозорого і безбарвного (гірський кришталь).
Природні кристали не позбавлені дефектів, які можуть знизити цінність матеріалу. До них відносять бульбашки, фантоми, блакитні голки, тріщини, всілякі сторонні матеріали.
Саме тому виникла необхідність штучно створювати кристали.
Сьогодні вони вирощуються за спеціальними технологіями з розчинів лугів, ненасичені діоксидом кремнію в автоклавах під впливом високих температур і тиску.
Фільтрація радіочастот і пьезометр стала можливою саме завдяки кварцу і його п'єзоелектричним властивостям.
Кераміка, як і quartz, може володіти п'єзоефектом. Форма і розміри керамічних елементів можуть бути різними - це пояснює популярність даного матеріалу і широкий спектр застосування таких п'єзоелементів в пристроях різного роду, в тому числі і тих, які служать для прийому або випромінювання ультразвукових коливань.
Процес виробництва продукції з п'єзокераміки включає поляризацію постійним потужним електричним полем, яка здійснюється після нанесення на керамічну заготовку електродів.
В основі генераторів, створених на основі п'єзоефекту, лежать кристали, і часто в якості такого кристала використовують кварц. З нього виготовляють п'єзоелементи різної форми.
У природі цей матеріал зустрічається досить часто, але ось в ідеалі його знайти не так легко. Досконалий кристал - це тіло, в основному шестигранний, що має вершину, утворену цими гранями, що сходяться в одній точці. В ідеальних умовах кристал кварцу має рівні й однакові межі, що утворюють з осями рівні кути.
Варто також зауважити, що кристали застосовують не тільки для виготовлення кварцових генераторів. Близькі до досконалої формі кристали дуже популярні в цілительство. Вважається, що спрямований від тіла своїм підставою, кристал виводить негатив з органу, до якого він прикладений. В протилежному випадку кристал заповнює тіло енергією.
Одиничний (точковий) кристал-генератор - кристал, форма якого дуже близька до правильної (тобто довжина і ширина його приблизно однакові) і містить шість чітко виражених граней, які сходяться до вершини рівномірно. Ця форма найбільш вдала для передачі енергії і її генерації безпосередньо самим кристалом, що дозволяє використовувати його у виготовленні генераторів.
Існує кілька видів кристалів кварцу, що розрізняються за складом і кольором. Розглянемо деякі з них.
• Горний кришталь.
Це абсолютно прозорий камінь, але екземпляри без дефектів можна зустріти надзвичайно рідко, і тому цінуються вони досить високо. При тиску на кристал виникає електричний заряд, тобто п'єзоефект, і тому гірський кришталь використовується в генераторах.
• Кремень.
Кремень з давніх-давен відомий людині. З його допомогою висікали іскри, через що стало можливим добувати вогонь. А це означає, що кремінь - це ще один природний мінерал, який володіє п'єзоефектом і може бути використаний для виготовлення кварцових генераторів.
Отже, кварц - це унікальний матеріал, який використовується в науці і техніці, як у природному вигляді, так і в штучно вирощеному вигляді. Кераміка і quartz - унікальні матеріали, що володіють п'єзоефектом.