¿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 los cristales, ciertas cerámicas y materiales biológicos como los huesos, el ADN y varias proteínas) en respuesta al estrés mecánico aplicado. La palabra piezoelectricidad significa electricidad que resulta 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 mecánicos y eléctricos 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 tensión mecánica resultante de un campo eléctrico aplicado. Por ejemplo, los cristales de titanato de zirconato de plomo generarán piezoelectricidad mensurable cuando su estructura estática se deforme en aproximadamente un 0,1% de la dimensión original. A la inversa, esos mismos cristales cambiarán aproximadamente el 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 de sonido ultrasónicas.

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

Materiales piezoeléctricos

Hay muchos materiales, tanto naturales como hechos por el hombre, que exhiben una gama de efectos piezoeléctricos. Algunos materiales que se producen de forma natural piezoeléctrica incluyen berlinita (estructuralmente idéntica al cuarzo), azúcar de caña, cuarzo, sal de Rochelle, topacio, turmalina y hueso (el hueso seco presenta algunas propiedades piezoeléctricas debido a los cristales de apatita, y generalmente se considera que el efecto piezoeléctrico actúa como un sensor de fuerza biologica). Un ejemplo de materiales piezoeléctricos hechos por el hombre incluye titanato de bario y titanato de zirconato de plomo.

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