Küresel piezoelektrik cihazlar pazarı, enerji verimliliği ve hassasiyet gereksinimlerinin arttığı günümüzde önemli bir büyüme kaydediyor. 2024 yılında 47,45 milyar ABD doları değerine ulaşan pazarın, 2033 yılına kadar 72,80 milyar ABD dolarına çıkması bekleniyor. Bu büyümenin arkasında, özellikle IoT ve giyilebilir teknolojilerde enerji bağımsızlığına olan talebin etkili olduğu görülüyor. EnOcean GmbH gibi şirketler, kinetik enerjiyle çalışan anahtar sistemleri geliştirirken, Garmin ve Fitbit gibi markalar, vücut hareketinden enerji üreten sağlık takip cihazlarını piyasaya sürüyor. IDTechEx raporuna göre, yeni IoT projelerinin %35’i piezoelektrik bileşenler kullanıyor.
Malzeme Bilimindeki Gelişmeler Esnek Kullanımı Destekliyor
2024 yılında Michigan Üniversitesi araştırmacıları, biyomekanik enerji toplamada %22 verimlilik sağlayan PVDF tabanlı bir nanogeneratör geliştirdi. Bu gelişme, tekstil firmalarıyla iş birliği yapan PiezoKinetics gibi girişimlerin, spor kıyafetlerine entegre piezoelektrik liflerle adım başına enerji üretmesini sağladı. Ancak farklı hareket yoğunluklarında çıkış dengesizliği gibi sorunlar, adaptif devre yatırımlarını beraberinde getiriyor.
Otomotivde Güvenlik ve Enerji Geri Kazanımı Öne Çıkıyor
Continental AG, 2024 yılında geliştirdiği lastik basınç sensörlerinde piezoelektrik ivmeölçerleri kullanarak %99,9 doğruluk oranı sağladı. BMW, elektrikli araçlarında frenleme enerjisinin %8’ini geri kazandıran piezoelektrik amortisörleri test ediyor. Tesla ve Bosch gibi firmalar ise iç mekan güvenlik ve park sistemlerinde piezoelektrik transdüserlerden yararlanıyor. Kyocera, ileri sürüş destek sistemleri için piezoaktüatör üretimini artırmak amacıyla 200 milyon dolarlık yatırım yaptı.
Asya-Pasifik Bölgesi Üretimde Lider Konumda
2024 itibarıyla küresel üretimin %60’ını gerçekleştiren Asya-Pasifik bölgesi, Çin, Japonya, Hindistan, Tayvan ve Güney Kore gibi ülkelerin stratejik yatırımlarıyla dikkat çekiyor. TDK Corporation, Samsung ve Xiaomi ile yaptığı anlaşmalarla MEMS tabanlı sensörlerde öncü rol üstleniyor. Foxconn, Hindistan’daki tesisinde %90 otomasyonla üretim hatlarını modernize etti.
Maliyet ve Dayanıklılık Sorunları Sürmekte
Yüksek malzeme maliyetleri ve zorlu çevre koşullarında dayanıklılık sorunları, gelişmekte olan pazarlarda yaygınlaşmanın önünde engel oluşturuyor. Hindistan ve Afrika gibi bölgelerde piezoelektrik çözümlerin alternatif teknolojilere kıyasla daha pahalı olması, tedarik zinciri problemleriyle birleşince yatırımların yavaşlamasına neden oluyor. Frost & Sullivan, özellikle nemli iklimlerde voltaj dalgalanmalarının piezo malzemelerin ömrünü %50 oranında kısalttığını belirtiyor.
Çevreci Malzemeler Gündemde
Avrupa Birliği’nin 2024 RoHS düzenlemeleriyle, kurşun bazlı piezoelektriklerin kullanımını azaltma hedefi, biyolojik olarak parçalanabilir ve geri dönüştürülebilir malzeme araştırmalarını hızlandırdı. VTT Teknik Araştırma Merkezi ve Solvay, sağlık sektöründe çevre dostu çözümler geliştiren kurumlar arasında yer alıyor.
Piezoelektrik Nedir?
Piezoelektrik, belirli kristal ve seramik malzemelerin mekanik baskı veya titreşim sonucu elektrik üretmesi ya da elektriksel uyarı ile mekanik hareket oluşturması prensibine dayanan bir fiziksel olgudur. İlk kez 1880 yılında Pierre Curie ve Jacques Curie kardeşler tarafından keşfedilen bu etki, günümüzde sensörlerden mikrofonlara, ultrason cihazlarından enerji hasadı sistemlerine kadar birçok alanda kullanılmaktadır.
Fransa‘da yapılan bu keşif sonrası, Quartz gibi kristallerin piezoelektrik özellikleri incelenmiş ve 20. yüzyılda özellikle askeri ve endüstriyel uygulamalarda yaygınlık kazanmıştır. CeramTec GmbH, CTS Corporation ve TDK Corporation gibi şirketler, piezoelektrik teknolojisinin geliştirilmesinde önemli rol oynamaktadır.
Piezoelektrik malzemeler genellikle seramik, kristal veya polimer bazlıdır. Bu teknoloji, dışarıdan uygulanan basınç veya titreşim ile elektrik üretirken, ters piezoelektrik etkisi sayesinde elektrik enerjisini mekanik harekete dönüştürerek aktüatör ve transdüser gibi cihazlarda da kullanılmaktadır. Özellikle sağlık, otomotiv, havacılık ve enerji sektörlerinde tercih edilen piezoelektrik çözümler, batarya gereksinimini azaltma potansiyeli nedeniyle IoT ve giyilebilir teknolojilerde de ön plana çıkmaktadır.
Ancak, piezoelektrik sistemlerin yüksek maliyetleri ve çevresel dayanıklılık sorunları, bu teknolojinin tüm sektörlerde yaygınlaşmasının önünde engel teşkil etmektedir. Buna rağmen, sürdürülebilir ve kurşunsuz malzeme araştırmaları, piezoelektriğin gelecekte daha geniş bir kullanım alanına ulaşmasını mümkün kılabilir.
