Piezoelektrisk effekt og bentetthet

 

Direkte piezoelektrisitet

Den direkte piezoelektriske effekten er definert som et materiales evne til å produsere spenning under spenning eller komprimering.

Omvendt piezoelektrisitet

Den inverterte piezoelektriske effekten er definert som bøyningen forårsaket i piezoelektriske materialer, som keramikk og krystaller, på grunn av påført potensial eller elektrisk felt.

Bone

Flertallet av bein består av benmatrise som er uorganisk og organisk i naturen. Hydroksyapatitt, som er krystallinsk, danner den uorganiske delen av benmatrisen. På den annen side er type I kollagen den organiske delen av matrisen. Hydroksyapatitt har blitt oppdaget å være ansvarlig for piezoelektrisitet i bein.

Piezoelektrisitetens opprinnelse i bein

Når kollagenmolekyler, som består av ladestoffer, blir stresset, beveger disse ladningsbærerne fra innsiden til overflaten av prøven. Dette gir elektrisk potensial over benet.

Bentetthet og piezoelektrisk effekt

Spenningen som virker på beinet, gir den piezoelektriske effekten. Denne effekten tiltrekker igjen beinbyggende celler (kalt osteoblast) på grunn av dannelsen av elektriske dipoler. Dette deponerer deretter mineraler - først og fremst kalsium - på den stressede siden av beinet. Derfor øker den piezoelektriske effekten bentettheten.

Betydning

En ekstern elektrisk stimulering kan føre til helbredelse og reparasjon i bein. I tillegg kan den piezoelektriske effekten i bein brukes til benreformering. Dr. Julius Wolff i 1892 observert at beinet er omformet som svar på kreftene som virker på den. Dette er også kjent som Wolffs lov. Piezoelektrisk effekt er egenskapen til noen materialer for å konvertere mekanisk energi til elektrisk strøm. 'Piezo' er et gresk ord som betyr 'å presse.' Effekten ble først oppdaget av Pierre Curie og Jacques Curie i 1880. Dr. I. Yasuda i 1957 oppdaget eksistensen av piezoelektrisk effekt i bein.