Piezoelektrisk effekt er ejendommen til nogle materialer til at omdanne mekanisk energi til elektrisk strøm. "Piezo" er et græsk ord, der betyder "at presse." Virkningen blev først opdaget af Pierre Curie og Jacques Curie i 1880. Dr. I. Yasuda i 1957 opdagede eksistensen af piezoelektrisk effekt i knogler.
Direkte piezoelektricitet
Den direkte piezoelektriske effekt defineres som materialets evne til at producere spænding under spænding eller kompression.
Omvendt piezoelektricitet
Den inverse piezoelektriske effekt defineres som den bøjning, der er forårsaget i piezoelektriske materialer, såsom keramik og krystaller, på grund af anvendt potentiale eller elektrisk felt.
Knogle
Størstedelen af knogler består af knoglematrix, der er uorganisk og organisk. Hydroxyapatit, som er krystallinsk, danner den uorganiske del af knoglematrixen. På den anden side er Type I-kollagen den organiske del af matrixen. Hydroxyapatit har vist sig at være ansvarlig for piezoelektricitet i knogler.
Oprindelse af piezoelektricitet i knogler
Når kollagenmolekyler, der består af ladningsbærere, er stresset, bevæger disse ladningsbærere indefra til overfladen af prøven. Dette producerer elektrisk potentiale på tværs af knoglen.
Knogletæthed og piezoelektrisk effekt
Den stress, der virker på knoglen, frembringer den piezoelektriske effekt. Denne effekt tiltrækker til gengæld knoglebygningsceller (kaldet osteoblaster) på grund af dannelsen af elektriske dipoler. Dette deponerer derefter mineraler - primært calcium - på den stressede side af knoglen. Derfor øger den piezoelektriske effekt knogletætheden.
Betydning
En ekstern elektrisk stimulering kan føre til heling og reparation i knogler. Derudover kan den piezoelektriske effekt i knogler anvendes til knoglemodellering. Dr. Julius Wolff observerede i 1892, at knoglen omformes som reaktion på de kræfter, der virker på den. Dette kaldes også Wolffs lov.