مواد پیزوالکتریک (FGM (Functionally graded piezoelectric material

پایگاه جامع علوم اطلاعات : مواد FGM، موادی ناهمگن هستند که در آنها خاصیت ماده به طور پیوسته و تدریجی در یک یا بیش از یک جهت متغیر است که این خاصیت با تغییر تدریجی ترکیب مواد سازنده در طول آن جهت ( که معمولا جهت ضخامت از یک سطح تا سطح دیگر است) به وجود می آید.

این خواص متغیر معمولا مدول الاستیک و قابلیت هدایت حرارتی ماده می باشند که به صورت تابع توانی با پایه شعاع R بیان می گردند. معمولا مواد FGM از ترکیب فلز و سرامیک، دو فلز متفاوت و یا دو سرامیک مختلف ساخته می شوند، اما متداولترین آن ها که به عنوان سد حرارتی در دماهای بسیار بالا مورد استفاده قرار می گیرند، مخلوطی از سرامیک و فلز می باشند که مقاومت در برابر ذوب و خوردگی توسط سطح غنی سرامیکی و استحکام ساختاری توسط سطح غنی فلزی فراهم می گردد. تغییرات تدریجی و پیوسته خواص در این مواد، آنها را برای محیط ها و کاربردهای متفاوت قابل استفاده می سازد، لذا در سال های اخیر استفاده از مواد  هدفمند با دمای بسیار بالا مانند راکتورهای هسته ای، کارخانجات شیمیایی و نیز در ساخت سفینه های فضایی اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است.

دسته دیگر مواد هوشمند، مواد پیزو الکتریک می باشند. این مواد تحت تاثیر کرنش مکانیکی ایجاد شده در آنها، یک میدان الکتریکی با جهت گیری خاص تولید می نمایند. کرنش مکانیکی فوق می تواندتوسط هر عامل خارجی از قبیل نیرو، فشار، شوک حرارتی و … به وجود آید. مواد پیزو الکتریک تا دمای معینی خواص پیزو الکتریکی خود را حفظ می کنند. این دما Curi Temperature  نام دارد و چنانچه دمای این مواد از دمای فوق بالاتر رود، اثر پیزو الکتریکی آنها از بین می رود.

مواد پیزو الکتریک از گستردگی زیادی برخور دارند، پوست و استخوان انسان نیز خاصیت پیزو الکتریکی دارند. مهمترین کاربردهای مواد پیزو الکتریک در ساخت انواع ابزارهای اندازه گیری، سنسورها و ترانسدیوسرها می باشد. به عنوان نمونه ای از کریستالهای طبیعی مواد پیزو الکتریک، می توان به کریستالهای کوارتز، برلینیت، کهربا ویاقوت زرد اشاره نمود.

هنگامی که مواد FGM با خاصیت پیزو الکتریک همراه شوند، مواد جدیدی پدید می آیند که به مواد پیزو الکتریک FGM یا  FGPM معروف می شوند. این مواد به واسطه داشتن هر دو ویژگی ذکر شده بسیار پرکاربرد بوده و در زمینه های مهمی چون هوافضا، انرژی هسته ای، کارخانه های شیمیایی، الکترونیک و بیومتریالها کاربرد دارند. از طرف دیگر از آنجا که مواد FGPM دارای اثرات کوپلی بین حوزه الاستیک و حوزه الکتریکی می باشند، فلذا به طور گسترده ای در ساخت محرکهت یا سنسورها در سیستمهای کامپوزیتی هوشمند استفاده می شوند.