Piezoelectricidade

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MATERIAIS



Cerâmicas piezoeléctricas:



Índice

Introdução
Materiais ceramicos
Piezoelectrecidade
Estrutura cristalina
Exemplo de estrutura cristalina do PZT
Funcionamento
APLICAÇÕES

De acordo com a patente divulgada pelo Cult of Mac, o teclado usaria piezoeletricidade (cristais que geram corrente elétrica respondendo a pressões mecânicas), respostas hápticas (sensíveisao toque) e reconhecimento de toque para digitar.
Ele tem o mesmo design a que estamos acostumados, mas não deve ser somente um teclado virtual, como o do iOS. A Apple percebeu que um teclado somente sensível ao toque não funcionaria.
Para solucionar o problema, o produto terá um mecanismo tátil localizado abaixo da superfície de vidro que permitirá que os usuários possam sentir as teclas queestão tocando.



Objectivo

O objetivo deste application note é possibilitar uma visão geral dos materiais piezoelétricos, em especial das cerâmicas piezoelétricas, com o intuito de facilitar a utilização destes materiais comentendimento de suas propriedades e características pelos clientes da ATCP Engenharia Física.


Introdução

A propriedade de um mineral ficar com sua superfíciecarregada eléctricamente quando é submetido a uma pressão (energia potencial) nos extremos dos seus eixos cristalográficos, ou vice versa, de sofrer pequenas mundanças de volume quando lhe é aplicada uma voltagem elétrica designa-se por Piezoelectricidade.
A piezoeletricidade é então uma maneira de converter-se energia mecânica em energia elétrica, ou vice-versa.
Em qualquer escala de frequência oupotência, o elemento ativo o núcleo na maioria dos transdutores ultra-sônicos é um piezoelétrico,
Os materiais piezoeléctricos podem ser classificados nos seguintes grupos: Cristais de Quartzo, Cristais Hidrossolúveis, Monocristais Piezoeléctricos, Semicondutores Piezoeléctricos, Cerâmicas Piezoeléctricas, Polímeros Piezoeléctricos e Compósitos Piezoeléctricos.

Destes grupos, as CerâmicasPiezoelétricas são as que apresentam a maior flexibilidade de formato e de propriedades, sendo largamente utilizadas na fabricação de equipamentos ultra-sônicos de potência, de ensaios não destrutivose de atuadores. Os materiais piezoelétricos também são utilizados em detonadores de impacto, geradoresde faíscas (magic clicks), nebulizadores, atuadores, posicionadores, transformadores e em diversasaplicações onde o efeito piezoelétrico é útil.


HISTÓRIA DOS MATERIAIS PIEZOELÉTRICOS

Em 1880, Pierre e Jacques Curie publicaram a primeira demonstração experimental de uma ligação entre o fenômeno piezoelétrico macroscópico e a estrutura cristalizada.A sua experiência consistia numa medição conclusivadas cargas que apareciam na superfície de cristais preparados, que eram sujeitos a umgrande stress mecânico.Exemplos desses cristais são: quartz, topaz, cana de açúcar,tourmaline e sal de Rouchelle. Estes resultados foram umincentivo à imaginação e perseverança dos irmãos Curie,considerando que foram obtidos com apenas cola, tinfoil,fios, magnetos permanentes (ímans) e um monóculo de joalheiro. Nos meios científicos da época, este feito foi considerado uma descoberta espantosa e foirapidamente denominada de piezoelectricidade, de maneira à distinguíla de outros fenômenos científicos como eletricidade por contacto (eletricidade estática) e piroelectricidade (eletricidade gerada pelo calor dos cristais).
Os Curie tambem afirmaram que havia uma correspondência directa entre os efeitos eléctricos da mudança de temperatura e o stress mecânico de um dado cristal, e usaram essacorrespondência não só para escolher os cristais a experimentar, mas também para determinar os limites desses mesmos cristais. Contudo, os irmãos Curie não preveriam que os cristais que tinham o efeito direto, pudessem também exibir o efeito inverso, ou seja, aplica-se um campo elétrico e obtêm-se stress. Esta propriedade foi deduzida matematicamente a partir dos princípios fundamentais da...
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