Mikä on pietsosähköinen kalvo?

Pietsosähköinen kalvo koostuu useista minuuttilukittuvista kidealueista, joissa on sekä positiivisia että negatiivisia varauksia. Kun puristus tai mekaaninen rasitus kohdistetaan, kalvo pystyy tuottamaan jännitteen suhteessa puristuksen määrään. Tämä tekee kalvosta erinomaisen venymämittarin. Pietsosähköinen vaikutus on ollut tiedossa 19 -luvun lopulta lähtien, mutta nykyaikainen tekniikka on hyödyntänyt edistynyttä tekniikkaa hyödyntämään tätä kalvoa tehokkaasti turvallisuudessa, äänen tuotannossa ja lääketieteellisissä laitteissa.

Tutkiessaan 1880 -lukua Pierre ja Jacque Curie havaitsivat, että tietyt kiteiset ja keraamiset rakenteet tuottivat sähkövirran painettaessa. Lisäksi jos sähkövirta juoksee materiaaliin, se värähtelee. Tämäntyyppinen sähkö tunnettiin nimellä pietsosähkö. Piezo tulee kreikan sanasta pizein, joka tarkoittaa purista tai paina tiukasti.

Kun pietsosähköiseen kalvoon kohdistetaan painetta, se tuottaa sähköä. Vertailua voitaisiin tehdä sienellä, joka on imenyt vettä. Kun sientä painetaan puristamalla, siitä vapautuu vettä. Samoin pieni pietsosähköinen kalvo voi tuottaa tuhansia volttia sähköä puristettuna.

Pietsosähköisen kalvon pääasiallinen käyttö on muunnin – laite, joka muuntaa yhden energiamuodon toiseen. Tätä ominaisuutta on käytetty laajasti turvalaitteissa. Tätä kalvoa on esimerkiksi käytetty herätyskytkimenä autohälytyksissä. Monet koneet, joilla on arkaluonteisia tietoja, käyttävät tätä kalvoa osana teknologista turvajärjestelmäänsä. Esimerkkejä ovat pankkiautomaatit, vähittäiskaupan myyntipisteet, pin-numerotyynyt ja maailmanlaajuiseen tai verkkopankkiin liittyvät tietokonejärjestelmät.

Kun pietsosähköinen kalvo asetetaan koaksiaalikaapeliin, sitä on käytetty turvaamaan hallituksen rakennuksia, voimalaitoksia, lentokenttiä ja vankiloita. Joskus kaapeli sijoitetaan ketjun aitaan, jossa se toimii kehämikrofonina. Muina aikoina kaapeli on haudattu laitoksen ympärille. Se voi tarjota turvallisen tavan havaita ihmisten tai autojen liikenne.

Kun yhä useammat ihmiset käyttävät kannettavia tietokoneita tai muita kannettavia elektronisia laitteita, pietsosähköinen kalvo tarjoaa edullisen tavan suojata tiedostot. Jos esimerkiksi kannettava tietokone putoaa vahingossa, luku-/kirjoituspää voi jäädä tieltä ja tarvittavat tiedostot voidaan kirjoittaa päälle tai kadota. Tämän estämiseksi kannettavan tietokoneen kalvo tunnistaa kuitenkin järkytyksen ja lähettää viestin ohjaimelle tietojen kirjoittamisen lopettamiseksi.
Lääkäri on löytänyt käyttötarkoituksia myös pietsosähköiselle kalvolle, erityisesti polyvinylideenifluoridikalvolle (PVDF). Tästä kalvosta on tehty esimerkiksi elektronisen stetoskoopin kontaktimikrofoni. Uusi tekniikka käyttää kalvoa tyynyssä, joka asetetaan potilaan alle hänen ollessaan sängyssä. Tyyny voi mitata sekä sykettä että hengitystä ja lähettää sähköisen viestin. Tämä vapauttaa potilaan kytkemästä koneisiin, joissa on johtoja.