Thambaru Wijesekara
බලශක්ති අර්බුදය ලොව ශීඝ්‍රයෙන් ගොඩනැගෙන ගැටලුවක්. පොසිල ඉන්ධනවල අධික භාවිතය, ඒවායේ ඇති සීමිත බව, ජනගහනය ඉහළ යාම වැනි දේවල් නිසා දිනෙන් දින වෙනත් බල ශක්ති ක්‍රමවල අවශ්‍යතාව ලොව සෑම රටකටම මතුව තිබෙනවා. Marvel සුපිරි වීරයෙක් වන Black Pantherගේ වකන්ඩාවල වයිබ්‍රේනියම් කියන ලෝහයෙන් සෑම දේකටම බලශක්තිය උපදවා ගැනීම ප්‍රබන්ධයක් වුණාට සත්‍ය ලෝකයේ එවන් තාක්ෂණයක් අපි වටාම තිබෙන බව ඔබ දැන සිටියා ද?
ඒ ක්‍රමවේදයට කියන්නේ පීඩ විද්‍යුතය (piezoelectricity) කියලා යි. එන්න, මේ අපූරු ක්‍රමය ගැන සවිස්තරව අපි දැන් සොයා බලමු. සමහර තැන්වල දී සිංහලට වඩා ඉංග්‍රීසි වචනය හුරු නිසා ඒ වචනත් කියවීමේ පහසුවට අපි වරහන් තුළ යොදනවා.
පීඩ විද්‍යුතය කියන්නේ මොකක්ද?
ක්වාර්ට්ස් ඔරලෝසුවල, අපි කතා කරද්දී මයික්‍රොෆෝනයේ ශබ්දය විද්‍යුතය බවට පත් වීම මෙන්ම අතීත ග්‍රැමෆෝන් තැටිවලින් ශබ්දය උපදවා ගත්තේත් පයිසොඉලෙක්ට්‍රිසිටි (piezoelectricity) හෙවත් පීඩ විද්‍යුතය භාවිත කරගෙන යි. නමුත් මේවායෙන් ඉතා සුළු විදුලියක් පමණක් නිපැයුණු නිසා මෙතෙක් කල් විකල්ප බලශක්තියක් ලෙස පාවිච්චියට ගැනුණේ නැහැ.
ක්වාට්ස් (SiO₄) පාෂාණ වැනි ස්ඵටික (crystals)වලට පහරදීමක්, තෙරපීමක්, දෙදරීමක් ලබා දුන්නාම ඒවායෙන් විදුලිය ජනනය කරගන්නට පුළුවන්. එහි ප්‍රතිවිරුද්ධ ආකාරය එනම්, විදුලියක් ලබා දුන්නාම එම ස්ඵටික දෙදරීමකට/ තෙරපීමකට ලක් කරවන්නටත් පුළුවන්. ලැබෙන බාහිර යාන්ත්‍රික බලයක් හමුවේ මේ ස්ඵටිකවල දෙපස විද්‍යුත් විභවයක් (voltage එකක්) හටගන්නවා. හරියට කුඩා බැටරියක් වගේ එහි එක් පසෙක ධන ආරෝපණත්, ප්‍රතිවිරුද්ධ මුහුණතේ ඍණ ආරෝපණත් හටගන්නවා. එතකොට, බාහිරින් විද්‍යුත් විභවයක් ලබා දුන්නාම ස්ඵටිකයේ හැඩය තාවකාලිකව මඳක් වෙනස් වෙනවා.
මොකක් නිසා ද ඒක ඇතිවෙන්නේ?
ස්ඵටිකයක් කියන්නේ හරියට බෝල ටිකක් එක පේලියට තියලා, ඒ වගේ පේළි කිහිපයක් පහළට තියලා හදාගත්තු සමචතුරස්‍රයක් වගේ යි. රූබික් කියුබ් එකක් වගේ. මේවායේ තැනුම් ඒකක එනම්, අපේ උදාහරණය අනුව බෝල හැම එකකම තිබෙන්නේ එකම ආකාරයේ සැකැස්මක්. ඒ වගේ එකම විධියේ සැකැස්මක් සහිත ඒකක, අවසානයක් නැතිව බැඳුණාම එයට ස්ඵටිකයක් කියනවා. අර්ථ දැක්වීම අනුව, ඝනයක පිළිවෙළට සැකසුණු පරමාණු, අයන හෝ මූලද්‍රව්‍ය පුනරාවර්තනය වෙමින් පිහිටන ව්‍යුහයකට තමයි ස්ඵටිකයක් කියන්නේ.
බොහෝ ස්ඵටිකවල මේ තැනුම් ඒකකය සමමිතික යි. ඒත්, පීඩ විද්‍යුත් ස්ඵටිකවල එහෙම නැහැ. සාමාන්‍යයෙන් පීඩ විද්‍යුත් ස්ඵටික විද්‍යුත් වශයෙන් උදාසීන යි. තැනුම් ඒකක සමමිතික නොවුණාට විද්‍යුත් ආරෝපණ සමතුලිත වෙලා තියෙන නිසා ආරෝපණයක් නැහැ. තවත් සරලව කිව්වොත්, ධන ආරෝපණයක් තියෙන තැනට ප්‍රතිවිරුද්ධ පැත්තේ ඍණ ආරෝපණයකුත් තිබෙන නිසා ඒ දෙක උදාසීන වෙලා තමයි තියෙන්නේ.
මේ ස්ඵටිකයක් තද කරමින් හෝ ඇදීමකට ලක් කරමින් ව්‍යුහය වෙනස් කළොත් පරමාණු එහාමෙහා වෙලා සමතුලිතතාව නැතිවෙලා මේ විද්‍යුත් උදාසීන බව නැති වෙනවා. එතකොට එක් පැත්තකට ධන ආරෝපණයකුත් අනෙක් පස ඍණ ආරෝපණයකුත් ඇති වෙනවා. අන්න එය තමයි පයිසො-ඉලෙක්ට්‍රිසිටි හෙවත් පීඩ විද්‍යුතය කියන්නේ.
එතකොට එහි විරුද්ධ දේ: ස්ඵටිකයට විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ලබා දුන්නොත්, එහි විද්‍යුත් පීඩනයක් ඇතිවෙනවා. එවිට එය සමතුලිත කරගන්නට ස්ඵටිකය තමන්ගේ ව්‍යුහය වෙනස් කරගන්නවා.
මොනවාට ද මේක පාවිච්චි වෙන්නේ?
අපි ඉහත සඳහන් කළ ආකාර දෙකෙන්ම එහි භාවිත අවස්ථාවන් දැනටමත් තිබෙනවා.
අතිධ්වනි තරංග ජනක උපාංගවල කනටත් නොඇසෙන තරම් තරංග උපදවා ගන්නට පීඩ විද්‍යුත් ස්ඵටිකවලට විද්‍යුතය සපයනවා. එවිට ඒවා දෙදරීමට ලක්වීමෙන් තරංග ජනනය කරනවා. එම තරංගවලින් ස්කෑන් කටයුතු, පිරිසිදු කිරීම් ආදී දෑ කරගනු ලබනවා. එහි විරුද්ධ අවස්ථාව, මයික්‍රොෆෝනවල අපි කතා කරද්දී ශබ්ද තරංගවලින් චලනය වන කොටසකට පීඩ විද්‍යුත් ස්ඵටිකයක් තබා එහි දෙදරීම හරහා හටගන්නා විදුලිය හරහා ශබ්ද තරංග විද්‍යුත් සංඥා බවට පත් කරගනු ලබනවා.
Quartz යෙදූ ඔරලෝසුවල, නිවැරදි වේලාවක් පවත්වා ගන්නට මේවා යොදා ගැනෙනවා. බැටරියෙන් ලැබෙන විද්‍යුත් ශක්තිය ස්ඵටිකයකට ලබාදීමෙන් තත්පරයට දහස් වතාවක් පමණ එය කම්පනය කරවනවා. ඉන්පසු එම කම්පනය වීම තවත් ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථයක් හරහා තත්පරයක දී ඇති වන විද්‍යුත් ස්පන්දයක් බවට පත් කරගෙන තත්පර, මිනිත්තු පැය කටු චලනයට පාවිච්චි කරනවා.
ගෑස් යන්ත්‍රවල දැල්වීම සිදුවන්නේ කොහොම ද කියලා හිතලා තියෙනවා ද? අපි ස්විචය ක්‍රියා කරවද්දී යොදන යාන්ත්‍රික ශක්තිය නිසා පීඩ විද්‍යුත් ස්ඵටිකයක් තෙරපීමට ලක් වෙනවා. එවිට ඇති වන විද්‍යුත් පුළිඟුවක් තමයි දැල්වීමට පාදක කරගන්නේ.
නූතනයේ එදිනෙදා පාවිච්චියට සරිලන තරම් වැඩි ප්‍රමාණයක් විද්‍යුත් ශක්තියක් ජනනය කරගැනීම සඳහා අවධානය යොමුව තිබෙනවා. වැසි වසිද්දී, ඇසිපිය ගහද්දී බැටරියක් ආරෝපණය කරගැනීමට, සපත්තුවකට ඇඳා ඉන් උපදන විදුලියෙන් සපත්තුවට උෂ්ණත්වය සැපයීමට (සීත රටවලට), හා දුරකථනය ආරෝපණය කරගැනීමට වැනි මූලික මට්ටමේ නිර්මාණ දැනටමත් බිහිවෙමින් පවතිනවා.
කැලිෆෝනියාව මාර්ග තදබදයෙන් විදුලිය උපදවා ගනියි
මෙම තාක්ෂණය යොදාගෙන විදුලිය නිෂ්පාදනය කරගැනීම පිළිබඳව කැලිෆෝනියාවෙන් වාර්තා වුණා.
ඇමෙරිකානු ඩොලර් මිලියන 2.3ක් යොදාගෙන කරන එක් ව්‍යාපෘතියක් හරහා කැලිෆෝනියානු සරසවිය ඉදිරිපිට ඇති පාරේ මීටර් 60ක් තරම් දුරකට සෙ.මී. 2ක පරතරයක් ඇතිව පීඩ විද්‍යුත් ජනක ඇතුළත් කෙරෙනවා. අනෙක් Pyro-E නමැති ආයතනයකින් ක්‍රියාත්මක කරන ව්‍යාපෘතියකින් San Jose නගරයේ පාරෙන් ඉවත ස්ථානවල සවිකර නිවාස 5000කට පමණ සරිලන විදුලියක් නිපදවා ගන්නට සැලසුම් කරනු ලබනවා.
මේ හරහා පරිසර හිතකාමී ලෙස විද්‍යුත් ජනනය කරමින් විදුලි බිල අවම කර ගැනීමටත්, දැනට පරිසරය දූෂණය කරන විද්‍යුත් ජනන යන්ත්‍රවල ක්‍රියා ප්‍රමාණය අවම කිරීමත් ඔවුන්ගේ මූලික අරමුණ බවට පත් වෙනවා.
මාර්ග තදබදයෙන් එනම්, වාහන පාරේ ගමන් ගනිද්දී සහ ජනතාව ගමන් කරද්දී පොළොව මත පීඩනයක් ඇති වෙනවා. එවිට පාරේ අතුරන ලද ස්ඵටිකවලට ඉන් යාන්ත්‍රික ශක්තිය ලබාගෙන විද්‍යුතය නිපදවා දෙන්නට මෙම ව්‍යාපෘතිය හරහා හැකියාව ලැබෙනවා.
සූර්ය ශක්තිය පමණක් බලශක්ති විකල්පය ලෙස ලෝකය දැන සිටියත් මේ ආකාරයේ නවමු, යම් බලශක්ති ජනන ක්‍රමයක් තවත් මාර්ගයකින් එහි ඔබ්බට ගමන් කරන්නට පටන්ගැනීම තාක්ෂණයේ මහත් ඉදිරි පියවරක්. බොරතෙල් වෙළඳපොළ වැටීම නවතාලන්නට මේ සොයාගැනීම්වල දියුණුවක් ඇති වීම වළක්වාලනු ලැබුවත් ළඟ නොබලා දිනෙක ඇති වන බලශක්ති අර්බුදයට සූදානම් වීම මුළු ලෝකයේම අවශ්‍යතාව බවට දැන් පත්ව තිබෙනවා.
කවරයේ ඡායාරූපය: hubstatic.com
