¿Qué es piezoeléctrico? - Zibo Yuhai Electronic Ceramic Co., Ltd.

¿Qué es piezoeléctrico?

La piezoelectricidad es la carga eléctrica que se acumula en ciertos materiales sólidos (como cristales, ciertas cerámicas y materia biológica como huesos, ADN y diversas proteínas) en respuesta al estrés mecánico aplicado. La palabra piezoelectricidad significa electricidad resultante de la presión y el calor latente. Se deriva de la palabra griega πιέζειν; piezein, que significa apretar o presionar, y ἤλεκτρονēlektron, que significa ámbar, una antigua fuente de carga eléctrica. Los físicos franceses Jacques y Pierre Curie descubrieron la piezoelectricidad en 1880.

El efecto piezoeléctrico resulta de la interacción electromecánica lineal entre los estados mecánico y eléctrico en materiales cristalinos sin simetría de inversión. El efecto piezoeléctrico es un proceso reversible: los materiales que exhiben el efecto piezoeléctrico (la generación interna de carga eléctrica resultante de una fuerza mecánica aplicada) también exhiben el efecto piezoeléctrico inverso, la generación interna de una deformación mecánica resultante de un campo eléctrico aplicado. Por ejemplo, los cristales de titanato de circonato de plomo generarán piezoelectricidad medible cuando su estructura estática se deforme en aproximadamente un 0,1% de la dimensión original. Por el contrario, esos mismos cristales cambiarán aproximadamente un 0,1% de su dimensión estática cuando se aplique un campo eléctrico externo al material. El efecto piezoeléctrico inverso se utiliza en la producción de ondas sonoras ultrasónicas.

La piezoelectricidad se explota en una serie de aplicaciones útiles, como la producción y detección de sonido, impresión de inyección de tinta piezoeléctrica, generación de altos voltajes, generación de frecuencia electrónica, microbalanzas, para impulsar una boquilla ultrasónica y enfoque ultrafino de conjuntos ópticos. Constituye la base de una serie de técnicas instrumentales científicas con resolución atómica, las microscopías de sonda de barrido, como STM, AFM, MTA y SNOM. También encuentra usos cotidianos, como actuar como fuente de ignición para encendedores de cigarrillos, barbacoas de propano de encendido automático, utilizado como fuente de referencia de tiempo en relojes de cuarzo y en pastillas de amplificación para algunas guitarras.

Materiales piezoeléctricos

Hay muchos materiales, tanto naturales como artificiales, que exhiben una variedad de efectos piezoeléctricos. Algunos materiales piezoeléctricos naturales incluyen berlinita (estructuralmente idéntica al cuarzo), azúcar de caña, cuarzo, sal de Rochelle, topacio, turmalina y hueso (el hueso seco exhibe algunas propiedades piezoeléctricas debido a los cristales de apatita, y generalmente se cree que el efecto piezoeléctrico actúa como sensor de fuerza biológica). Un ejemplo de materiales piezoeléctricos artificiales incluye titanato de bario y titanato de circonato de plomo.

En los últimos años, debido a la creciente preocupación ambiental con respecto a la toxicidad en dispositivos que contienen plomo y la directiva RoHS seguida dentro de la Unión Europea, ha habido un impulso para desarrollar materiales piezoeléctricos sin plomo. Hasta la fecha, esta iniciativa para desarrollar nuevos materiales piezoeléctricos sin plomo ha dado como resultado una variedad de nuevos materiales piezoeléctricos que son más seguros para el medio ambiente.