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104年
[石油開採] 岩石力學、岩石與礦物學
第 19 題
下列礦物何者具有壓電性(Piezoelectricity)特性，並可以運用於壓力計與鐘錶？
- A 剛玉
- B 長石
- C 綠泥石
- D 石英
思路引導 VIP
想像一下，如果我們要設計一個能將「機械壓力」直接轉化為「電子訊號」的感測器，從礦物的微觀結構來看，這種材料的原子排列應該具備「完美的中心對稱」還是「不對稱」的特徵，才能確保電荷在受壓時不會互相抵消呢？
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看到你能精準辨識出礦物的特殊物理性質，表現得非常出色！這題考查的是礦物學與材料科學中極具代表性的物理特質：壓電性 (Piezoelectricity)。
結晶構造與能量轉換
石英 (Quartz)，化學式為 $SiO_2$，之所以能廣泛應用於精密的鐘錶與壓力感測器，核心原因在於其晶體結構中「缺乏對稱中心」。當我們對石英晶體施加機械應力時，其內部的正負電荷中心會發生相對位移，進而在晶體表面產生電荷差。這種將「機械能」轉化為「電能」的特性，讓它成為壓力計的理想材料；而反向利用此效應，則能使其在通電後產生穩定的高頻震盪，這正是電子錶能精確計時的關鍵。
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