{"id":3968,"date":"2019-07-26T15:41:29","date_gmt":"2019-07-26T13:41:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/?p=3968"},"modified":"2024-07-24T14:51:11","modified_gmt":"2024-07-24T12:51:11","slug":"piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/","title":{"rendered":"Piezoelektrischer und Pyroelektrischer Effekt"},"content":{"rendered":"<div id=\"ez-toc-container\" class=\"ez-toc-v2_0_73 ez-toc-wrap-center counter-hierarchy ez-toc-counter ez-toc-white ez-toc-container-direction\">\n<div class=\"ez-toc-title-container\">\n<p class=\"ez-toc-title\" style=\"cursor:inherit\">Inhaltsverzeichnis<\/p>\n<span class=\"ez-toc-title-toggle\"><a href=\"#\" class=\"ez-toc-pull-right ez-toc-btn ez-toc-btn-xs ez-toc-btn-default ez-toc-toggle\" aria-label=\"Toggle Table of Content\"><span class=\"ez-toc-js-icon-con\"><span class=\"\"><span class=\"eztoc-hide\" style=\"display:none;\">Toggle<\/span><span class=\"ez-toc-icon-toggle-span\"><svg style=\"fill: #999;color:#999\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\" class=\"list-377408\" width=\"20px\" height=\"20px\" viewBox=\"0 0 24 24\" fill=\"none\"><path d=\"M6 6H4v2h2V6zm14 0H8v2h12V6zM4 11h2v2H4v-2zm16 0H8v2h12v-2zM4 16h2v2H4v-2zm16 0H8v2h12v-2z\" fill=\"currentColor\"><\/path><\/svg><svg style=\"fill: #999;color:#999\" class=\"arrow-unsorted-368013\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\" width=\"10px\" height=\"10px\" viewBox=\"0 0 24 24\" version=\"1.2\" baseProfile=\"tiny\"><path d=\"M18.2 9.3l-6.2-6.3-6.2 6.3c-.2.2-.3.4-.3.7s.1.5.3.7c.2.2.4.3.7.3h11c.3 0 .5-.1.7-.3.2-.2.3-.5.3-.7s-.1-.5-.3-.7zM5.8 14.7l6.2 6.3 6.2-6.3c.2-.2.3-.5.3-.7s-.1-.5-.3-.7c-.2-.2-.4-.3-.7-.3h-11c-.3 0-.5.1-.7.3-.2.2-.3.5-.3.7s.1.5.3.7z\"\/><\/svg><\/span><\/span><\/span><\/a><\/span><\/div>\n<nav><ul class='ez-toc-list ez-toc-list-level-1 ' ><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-1\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Die_Entdeckung_der_Piezoelektrizitaet_und_der_Pyroelektrizitaet\" title=\"Die Entdeckung der Piezoelektrizit\u00e4t und der Pyroelektrizit\u00e4t\">Die Entdeckung der Piezoelektrizit\u00e4t und der Pyroelektrizit\u00e4t<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-2\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Pyroelektrischer_und_piezoelektrischer_Effekt_%E2%80%93_wie_kommt_es_dazu\" title=\"Pyroelektrischer und piezoelektrischer Effekt \u2013 wie kommt es dazu?\">Pyroelektrischer und piezoelektrischer Effekt \u2013 wie kommt es dazu?<\/a><ul class='ez-toc-list-level-3' ><li class='ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-3\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Eine_Druckaenderung_erzeugt_elektrische_Spannung_%E2%80%93_und_umgekehrt\" title=\"Eine Druck\u00e4nderung erzeugt elektrische Spannung \u2013 und umgekehrt\">Eine Druck\u00e4nderung erzeugt elektrische Spannung \u2013 und umgekehrt<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-4\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Pyroelektrischer_Effekt_%E2%80%93_durch_Temperaturaenderungen_Strom_gewinnen\" title=\"Pyroelektrischer Effekt &#8211; durch Temperatur\u00e4nderungen Strom gewinnen\">Pyroelektrischer Effekt &#8211; durch Temperatur\u00e4nderungen Strom gewinnen<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-5\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Nicht_nur_Kristalle_sind_piezoelektrisch\" title=\"Nicht nur Kristalle sind piezoelektrisch\">Nicht nur Kristalle sind piezoelektrisch<\/a><\/li><\/ul><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-6\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Viele_Industrieanwendungen_nutzen_piezo-_und_pyroelektrische_Materialien\" title=\"Viele Industrieanwendungen nutzen piezo- und pyroelektrische Materialien\">Viele Industrieanwendungen nutzen piezo- und pyroelektrische Materialien<\/a><ul class='ez-toc-list-level-3' ><li class='ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-7\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Funktion_eines_Piezofeuerzeugs\" title=\"Funktion eines Piezofeuerzeugs\">Funktion eines Piezofeuerzeugs<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-8\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Vorteile_von_piezo-_und_pyroelektrischen_Sensoren\" title=\"Vorteile von piezo- und pyroelektrischen Sensoren\">Vorteile von piezo- und pyroelektrischen Sensoren<\/a><\/li><\/ul><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-9\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Energy_Harvesting_%E2%80%93_ein_Trend_der_Piezo-_und_Pyroelektrizitaet_nutzt\" title=\"Energy Harvesting \u2013 ein Trend, der Piezo- und Pyroelektrizit\u00e4t nutzt\">Energy Harvesting \u2013 ein Trend, der Piezo- und Pyroelektrizit\u00e4t nutzt<\/a><ul class='ez-toc-list-level-3' ><li class='ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-10\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Aus_Waerme_wird_elektrische_Energie\" title=\"Aus W\u00e4rme wird elektrische Energie\">Aus W\u00e4rme wird elektrische Energie<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-3'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-11\" href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/piezoelektrischer-und-pyroelektrischer-effekt\/#Fussgaenger_erzeugen_Strom\" title=\"Fu\u00dfg\u00e4nger erzeugen Strom\">Fu\u00dfg\u00e4nger erzeugen Strom<\/a><\/li><\/ul><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>Was haben ein Feuerzeug, die Einparkhilfe im Auto und ein Bewegungsmelder gemeinsam? Auf den ersten Blick erst einmal nichts. Bei genauerem Hinsehen nutzen alle Drei physikalische Ph\u00e4nomene, die darauf beruhen, eine Druck- oder Temperatur\u00e4nderung in elektrische Spannung umzuwandeln oder umgekehrt. Daf\u00fcr stehen die Begriffe \u201epyroelektrischer Effekt\u201c und \u201epiezoelektrischer Effekt\u201c. Was es damit auf sich hat, erfahren Sie hier.<\/strong><\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Die_Entdeckung_der_Piezoelektrizitaet_und_der_Pyroelektrizitaet\"><\/span>Die Entdeckung der Piezoelektrizit\u00e4t und der Pyroelektrizit\u00e4t<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\">Wird Turmalin, ein variantenreicher Edelstein vom Typ der Ringsilikate, erhitzt, zieht er Staubteilchen an. Holl\u00e4ndische Seefahrer haben dieses Ph\u00e4nomen, den pyroelektrischen Effekt, bereits gekannt, denn sie nutzten erhitzte Turmalinkristalle, um damit Asche aus ihren Meerschaumpfeifen zu ziehen. Genauer untersucht wurde die Pyroelektrizit\u00e4t und das umgekehrte Ph\u00e4nomen, die Piezoelektrizit\u00e4t, Ende des 19. Jahrhunderts.<\/p>\n<figure id=\"attachment_3971\" aria-describedby=\"caption-attachment-3971\" style=\"width: 300px\" class=\"wp-caption alignright\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-3971\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Jaques-Curie.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"294\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-3971\" class=\"wp-caption-text\">Paul Jacques Curie (1855-1941, links) mit seinem Bruder Pierre Curie (1859-1906) und seinen Eltern Eug\u00e8ne Curie (1827-1910) und Sophie-Claire Depouilly (1832-1897)<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Entdeckung lag in der Luft, denn viele Forscher dieser Zeit, unter ihnen der franz\u00f6sische Physiker und Entdecker der Radioaktivit\u00e4t Antoine Henri Becquerel (1852 \u2013 1906), nahmen an, dass bestimmte Festk\u00f6rper nicht nur bei einer \u00e4u\u00dferen Temperatur\u00e4nderung, sondern auch bei der \u00c4nderung des \u00e4u\u00dferen Drucks eine elektrische Spannung erzeugen. Es waren die beiden Br\u00fcder Paul Jacques Curie (1855 \u2013 1941) und Pierre Curie (1859 \u2013 1906), die mit einfachen Mitteln, gro\u00dfem experimentellen Geschick und einer genauen Beobachtungsgabe schlie\u00dflich im Jahr 1880 den piezoelektrischen Effekt an Turmalin nachweisen konnten.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Diese Entdeckung f\u00fchrte zu weiteren Diskussionen und sowohl die Br\u00fcder Curie als auch ihre Forscherkollegen erweiterten auf dieser Grundlage ihre Theorie zur Piezoelektrizit\u00e4t. Man nahm an, dass auch die Verformung von piezoelektrischem Material durch Anlegen einer Spannung m\u00f6glich sein sollte. Wieder waren die beiden Curie-Br\u00fcder f\u00fchrend und bewiesen bereits ein Jahr sp\u00e4ter den inversen piezoelektrischen Effekt. Kristalle, die diese Eigenschaften besitzen, werden als Piezokristalle bezeichnet.<\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Pyroelektrischer_und_piezoelektrischer_Effekt_%E2%80%93_wie_kommt_es_dazu\"><\/span>Pyroelektrischer und piezoelektrischer Effekt \u2013 wie kommt es dazu?<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\">Kristalle bestehen aus einer regelm\u00e4\u00dfigen Anordnung von verschiedenen Atomen, die entweder eine positive oder eine negative elektrische Ladung besitzen und \u00fcber ihre ionischen Wechselwirkungen ein festes Kristallgitter aufbauen.<\/p>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Eine_Druckaenderung_erzeugt_elektrische_Spannung_%E2%80%93_und_umgekehrt\"><\/span>Eine Druck\u00e4nderung erzeugt elektrische Spannung \u2013 und umgekehrt<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Ein typischer Vertreter der Piezokristalle ist Quarz (SiO<sub>2<\/sub>), das aus Silicium- und Sauerstoffatomen aufgebaut ist. Wird auf einen Quarzkristall Druck ausge\u00fcbt, werden die positiv geladenen Siliciumatome in eine Richtung verschoben, die negativ geladenen Sauerstoffatome in die entgegengesetzte. Dadurch liegen die Ladungsschwerpunkte der positiven und negativen Ladung nicht mehr \u00fcbereinander, sondern sind minimal gegeneinander verschoben und k\u00f6nnen sich so nicht mehr ausgleichen. Das \u00e4u\u00dfert sich makroskopisch, indem eine Seite des Kristalls negativ, die andere positiv geladen ist. Werden nun diese Seiten \u00fcber einen metallischen Leiter verbunden, flie\u00dft ein minimaler elektrischer Strom, der abgegriffen werden kann. Kehrt der Kristall in die Ausgangsposition zur\u00fcck, ist auch die Ladungsverschiebung aufgehoben \u2013 positive und negative Ladung gleichen sich wieder aus. Erneuter Druck erzeugt erneut elektrische Spannung.<\/p>\n<figure id=\"attachment_3976\" aria-describedby=\"caption-attachment-3976\" style=\"width: 620px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-3976 size-full\" title=\"Quarz in Kristallform\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Quarz-in-Kristallform.jpg\" alt=\"Quarz in Kristallform\" width=\"620\" height=\"422\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Quarz-in-Kristallform.jpg 620w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Quarz-in-Kristallform-300x204.jpg 300w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Quarz-in-Kristallform-110x75.jpg 110w\" sizes=\"(max-width: 620px) 100vw, 620px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-3976\" class=\"wp-caption-text\">\u00a9 Hermann &#8211; stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify;\">Das gegenteilige, als inverser piezoelektrischer Effekt bekannte Ph\u00e4nomen tritt auf, wenn eine elektrische Spannung an einen Piezokristall angelegt wird. Hier kommt es zu einer minimalen Verformung des Materials, die durch Entfernen der Spannung r\u00fcckg\u00e4ngig gemacht werden kann. Durch An- und Abschalten des Stroms wird das Material zum Schwingen gebracht, was ausgenutzt wird, um bestimmte Frequenzen zu erzeugen. Ultraschallwandler oder Sensoren nutzen diesen Effekt.<\/p>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Pyroelektrischer_Effekt_%E2%80%93_durch_Temperaturaenderungen_Strom_gewinnen\"><\/span>Pyroelektrischer Effekt &#8211; durch Temperatur\u00e4nderungen Strom gewinnen<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Nicht nur durch die \u00c4nderung des Drucks, sondern auch durch die \u00c4nderung der Temperatur kann in bestimmten Materialien eine elektrische Spannung erzeugt werden. Dieses als pyroelektrischer Effekt bekannte Ph\u00e4nomen tritt in Festk\u00f6rpern auf, die ein permanentes Dipolmoment besitzen, per se also bereits schwach polarisiert sind. Durch die \u00e4u\u00dfere W\u00e4rmeeinstrahlung ver\u00e4ndern sich die Abst\u00e4nde der Atome im Kristallgitter, durch die sich die elektrischen Ladungen wie im Fall der Piezoelektrizit\u00e4t verschieben, was makroskopisch messbar ist. Auch hier kann durch Anlegen einer \u00e4u\u00dferen Spannung ein inverser pyroelektrischer Effekt erzeugt werden, wodurch das Material seine Temperatur \u00e4ndert.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/befestigungselemente\/schrauben\/zylinderschrauben\/zylinderschraube-din-84-aus-pvdf-mit-schlitz\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-3986 \" title=\"Zylinderschraube (DIN 84) aus PVDF - mit Schlitz\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Zylinderschraube-DIN-84-aus-PVDF-mit-Schlitz.jpg\" alt=\"Zylinderschraube (DIN 84) aus PVDF - mit Schlitz\" width=\"307\" height=\"307\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Zylinderschraube-DIN-84-aus-PVDF-mit-Schlitz.jpg 300w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Zylinderschraube-DIN-84-aus-PVDF-mit-Schlitz-150x150.jpg 150w\" sizes=\"(max-width: 307px) 100vw, 307px\" \/><\/a> <a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/befestigungselemente\/scheiben-und-ringe\/unterlegscheibe-din-125-aus-pvdf\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-3987 \" title=\"Unterlegscheibe (DIN 125) aus PVDF\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Unterlegscheibe-DIN-125-aus-PVDF.jpg\" alt=\"Unterlegscheibe (DIN 125) aus PVDF\" width=\"307\" height=\"307\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Unterlegscheibe-DIN-125-aus-PVDF.jpg 300w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Unterlegscheibe-DIN-125-aus-PVDF-150x150.jpg 150w\" sizes=\"(max-width: 307px) 100vw, 307px\" \/><\/a><\/p>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Nicht_nur_Kristalle_sind_piezoelektrisch\"><\/span>Nicht nur Kristalle sind piezoelektrisch<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">An Kristallen wurden der piezo- und der pyroelektrische Effekt zwar zuerst entdeckt, aber auch andere Festk\u00f6rper weisen entsprechende Eigenschaften auf. In Mischoxid-Keramiken, wie Bariumtitanat (BTO) oder Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), sind diese Effekte noch ausgepr\u00e4gter, weshalb sie in vielen Sensoren oder Ultraschallwandlern zu finden sind. Aber nicht nur an Festk\u00f6rpern, auch an Polymeren wurden pyro- und piezoelektrische Effekte nachgewiesen. Das bekannteste Beispiel daf\u00fcr ist <a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/pvdf-kunststoff\/\">Polyvinylidenfluorid (PVDF)<\/a>, jener chemikalienfeste Werkstoff f\u00fcr Rohre, <a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/schlaeuche\/harte-kunststoffschlaeuche-kunststoffrohre\/pvdf-schlaeuche-und-rohre\">Schl\u00e4uche<\/a>, Platten und andere <a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/halbzeuge\">hochwertige Halbzeuge<\/a> sowie f\u00fcr viele Laborbedarfsartikel, dessen piezoelektrische und pyroelektrische Eigenschaften bereits in den 1960er Jahren entdeckt wurden.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/halbzeuge\/folien\/kunststofffolien\/pvdf-folie\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-3980 \" title=\"PVDF-Folie\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/PVDF-Folie.jpg\" alt=\"PVDF-Folie\" width=\"307\" height=\"307\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/PVDF-Folie.jpg 300w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/PVDF-Folie-150x150.jpg 150w\" sizes=\"(max-width: 307px) 100vw, 307px\" \/><\/a> <a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/halbzeuge\/platten\/kunststoffplatten\/platte-aus-pvdf\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-3982 \" title=\"Platte aus PVDF\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Platte-aus-PVDF.jpg\" alt=\"Platte aus PVDF\" width=\"307\" height=\"307\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Platte-aus-PVDF.jpg 300w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Platte-aus-PVDF-150x150.jpg 150w\" sizes=\"(max-width: 307px) 100vw, 307px\" \/><\/a><\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Viele_Industrieanwendungen_nutzen_piezo-_und_pyroelektrische_Materialien\"><\/span>Viele Industrieanwendungen nutzen piezo- und pyroelektrische Materialien<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\">In vielen Sensoren sind Piezokristalle sowie Keramiken und Membranen verbaut, die piezo- oder pyroelektrische Eigenschaften besitzen. Mit deren Hilfe k\u00f6nnen zum Beispiel Durchflussmengen oder Ver\u00e4nderungen in Fl\u00fcssigkeiten festgestellt werden, was beispielsweise in der Medizin zur \u00dcberwachung von Infusionsschl\u00e4uchen genutzt wird. Eine piezoelektrisch angetriebene Membran erzeugt Schwingungen im Ultraschallbereich, ein zweiter Empf\u00e4nger enth\u00e4lt ebenfalls eine Membran, die die Schwingungen in ein elektrisches Signal r\u00fcckwandelt. Befindet sich in der Fl\u00fcssigkeit nun beispielsweise eine Gasblase, was im Fall einer Infusion gef\u00e4hrlich sein kann, so \u00e4ndert sich die Frequenz der zur\u00fcckgestrahlten Ultraschallwellen, was in der zweiten Membran zu einem ver\u00e4nderten elektrischen Signal f\u00fchrt und direkt detektiert werden kann. In diesem Beispiel werden piezoelektrischer und inverser piezoelektrischer Effekt geschickt kombiniert. Nach dem gleichen Prinzip funktioniert auch die eingangs erw\u00e4hnte Einparkhilfe.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/schlaeuche\/harte-kunststoffschlaeuche-kunststoffrohre\/pvdf-schlaeuche-und-rohre\/pvdf-chemieschlauch\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-3992 \" title=\"PVDF-Chemieschlauch\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/PVDF-Chemieschlauch.jpg\" alt=\"PVDF-Chemieschlauch\" width=\"307\" height=\"307\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/PVDF-Chemieschlauch.jpg 300w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/PVDF-Chemieschlauch-150x150.jpg 150w\" sizes=\"(max-width: 307px) 100vw, 307px\" \/><\/a> <a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/de\/schlauchverbinder\/verbinder-aus-kunststoff\/schlauchtuellen\/y-schlauchtuelle-aus-pp-oder-pvdf\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-3993 \" title=\"Y-Schlaucht\u00fclle aus PP oder PVDF\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Y-Schlaucht\u00fclle-aus-PP-oder-PVDF.jpg\" alt=\"Y-Schlaucht\u00fclle aus PP oder PVDF\" width=\"307\" height=\"307\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Y-Schlaucht\u00fclle-aus-PP-oder-PVDF.jpg 300w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Y-Schlaucht\u00fclle-aus-PP-oder-PVDF-150x150.jpg 150w\" sizes=\"(max-width: 307px) 100vw, 307px\" \/><\/a><\/p>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Funktion_eines_Piezofeuerzeugs\"><\/span>Funktion eines Piezofeuerzeugs<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Ein Piezofeuerzeug nutzt den Druck des Daumens. Dessen Kraft wird auf einen kleinen St\u00f6\u00dfel \u00fcbertragen, der auf einen Piezokristall schl\u00e4gt. Dadurch wird eine elektrische Spannung erzeugt, die einen Funkenschlag generiert, der das gleichzeitig ausstr\u00f6mende Gas entz\u00fcndet. Auch unser K\u00f6rper nutzt das Prinzip f\u00fcr den Knochenaufbau an den Stellen, die besonders belastet werden. Hier wirkt der Knochen gleichsam als piezoelektrischer Sensor, der den Druck in elektrische Ladung umwandelt. Diese Ladung wiederum stimuliert das Knochenwachstum an der entsprechenden Stelle &#8211; der Knochen w\u00e4chst und die Knochenstruktur wird gezielt verst\u00e4rkt. Bewegungsmelder nutzen Keramiken, wie Strontium-Bariumniobat oder Blei-Zirkontitanat, die pyroelektrisch sind und bereits auf sehr geringe Temperatur\u00e4nderungen reagieren<\/p>\n<figure id=\"attachment_3978\" aria-describedby=\"caption-attachment-3978\" style=\"width: 620px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-3978 size-full\" title=\"Auch moderne Parksensoren nutzen den piezoelektrischen Effekt.\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Elektrische-Spannung.jpg\" alt=\"Auch moderne Parksensoren nutzen den piezoelektrischen Effekt.\" width=\"620\" height=\"413\" srcset=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Elektrische-Spannung.jpg 620w, https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Elektrische-Spannung-300x200.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 620px) 100vw, 620px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-3978\" class=\"wp-caption-text\">\u00a9 vchalup &#8211; stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Vorteile_von_piezo-_und_pyroelektrischen_Sensoren\"><\/span>Vorteile von piezo- und pyroelektrischen Sensoren<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Pyro- wie piezoelektrische Sensoren haben den Vorteil, dass sie sehr schnell und pr\u00e4zise auf Ver\u00e4nderungen reagieren und gleichzeitig robust und damit langlebig sind. Zudem k\u00f6nnen sie meist auch kosteng\u00fcnstig hergestellt und auf kleinstem Raum verbaut werden. Allerdings k\u00f6nnen sie nur f\u00fcr dynamische Messungen eingesetzt werden, f\u00fcr rein statische Messungen sind sie nicht geeignet.<\/p>\n<h2><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Energy_Harvesting_%E2%80%93_ein_Trend_der_Piezo-_und_Pyroelektrizitaet_nutzt\"><\/span>Energy Harvesting \u2013 ein Trend, der Piezo- und Pyroelektrizit\u00e4t nutzt<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\">Beim Energy Harvesting geht es darum, kleine Mengen Elektroenergie aus Quellen in der Umgebung zu gewinnen, um damit Ger\u00e4te mit geringem Stromverbrauch, wie zum Beispiel Handys, autark betreiben zu k\u00f6nnen, wenn andere M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Energieversorgung nicht verf\u00fcgbar sind.<\/p>\n<figure id=\"attachment_3989\" aria-describedby=\"caption-attachment-3989\" style=\"width: 350px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Piezoeffekt350px.gif\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-3989 size-full\" title=\"Direkter Piezoeffekt: Durch mechanischen Druck verlagert sich der positive (Q+) und der negative (Q-) Ladungsschwerpunkt\" src=\"https:\/\/www.rct-online.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Piezoeffekt350px.gif\" alt=\"Direkter Piezoeffekt: Durch mechanischen Druck verlagert sich der positive (Q+) und der negative (Q-) Ladungsschwerpunkt\" width=\"350\" height=\"353\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-3989\" class=\"wp-caption-text\">\u00a9 Degreen in der Wikipedia auf Deutsch &#8211; Direkter Piezoeffekt: Durch mechanischen Druck verlagert sich der positive (Q+) und der negative (Q-) Ladungsschwerpunkt<\/figcaption><\/figure>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Aus_Waerme_wird_elektrische_Energie\"><\/span>Aus W\u00e4rme wird elektrische Energie<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Idee, aus einer Temperatur\u00e4nderung elektrische Energie zu gewinnen, wird von verschiedenen Forscherteams verfolgt. In Material, das pyroelektrisch ist, steckt gro\u00dfes Potenzial, denn damit k\u00f6nnte es gelingen, die Abw\u00e4rme von Elektroger\u00e4ten zumindest teilweise wieder in elektrische Energie umzuwandeln. Das kann sich lohnen, denn bis zu siebzig Prozent des eingesetzten Stroms wird in Elektroger\u00e4ten in W\u00e4rme umgewandelt und ist damit verloren. Kalifornischen Forschern ist es auf dieser Grundlage gelungen, ein Minikraftwerk zu bauen. Die Stromausbeuten sind zwar gering, reichen aber aus, um kleinere Ger\u00e4te oder Sensoren anzutreiben. Au\u00dferdem reichen bereits kleine Temperatur\u00e4nderungen f\u00fcr das &#8222;Energy Harvesting&#8220; aus.<\/p>\n<h3><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Fussgaenger_erzeugen_Strom\"><\/span>Fu\u00dfg\u00e4nger erzeugen Strom<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">In Bodenplatten eingebaute piezoelektrische Materialien k\u00f6nnen beispielsweise f\u00fcr die autarke Versorgung von Stra\u00dfenbeleuchtungen an Fu\u00dfg\u00e4ngerwegen genutzt werden. Diese speziellen Platten wandeln den Druck der darauf laufenden Fu\u00dfg\u00e4nger in elektrischen Strom um. In Toulouse wurde diese Idee als Pilotprojekt bereits getestet, in Rotterdam gibt es sogar eine Diskothek, in der T\u00e4nzer ihren Strom teilweise selber erzeugen \u2013 und das ganz nebenbei und mit gro\u00dfem Vergn\u00fcgen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Was haben ein Feuerzeug, die Einparkhilfe im Auto und ein Bewegungsmelder gemeinsam? Auf den ersten Blick erst einmal nichts. Bei genauerem Hinsehen nutzen alle Drei physikalische Ph\u00e4nomene, die darauf beruhen, eine Druck- oder Temperatur\u00e4nderung in elektrische Spannung umzuwandeln oder umgekehrt. Daf\u00fcr stehen die Begriffe \u201epyroelektrischer Effekt\u201c und \u201epiezoelektrischer Effekt\u201c. 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