Piezoelectricidad

Piezoelectricidad es el término general que describe la propiedad que exhiben algunos cristales (redes cristalinas) para llegar a polarizarse eléctricamente cuando se les aplica una tensión, bien compresiva, bien extensiva. El cuarzo es un buen ejemplo de material piezoeléctrico. Si el esfuerzo de compresión se aplica al cristal, éste desarrolla un momento eléctrico proporcional a la fuerza aplicada (Efecto piezoeléctrico directo). Opuestamente, si el cristal se introduce en un campo eléctrico, la forma del cristal cambia levemente (Efecto piezoeléctrico opuesto), como consecuencia termodin77-ámica del esfuerzo directo.

La piezoelectricidad se da también en las redes cristalinas metálicas, por ejemplo en la Turmalina² y las sales de Rochelle³ .Éstos ya tienen una polarización espontánea de por sí, y el efecto piezoeléctrico nos muestra cambios en esta polarización.

4.2.-Efectos piezoeléctricos en materiales cerámicos.

En un cristal metálico, cada celdilla de la red cristalina espontáneamente está polarizada a lo largo de las distintas direcciones permitidas. Esta polarización desaparece a la temperatura crítica (Punto de Curie), por encima de la cual el cristal llega a ser paraeléctrico.

Si un cristal se solidifica alrededor de la temperatura de Curie en presencia de un campo eléctrico externo, los dipolos tienden a alinearse en la dirección paralela al campo externo. Si este cristal es comprimido la red cristalina tiende a distorsionarse, introduciendo cambios en el momento dipolar del cristal (efecto piezoeléctrico). El rango de tensión aplicado será específico al material y el cambio en el momento dipolar es lineal y reversible.

Un mismo PXE cerámico puede considerarse como una masa de diminutos cristales orientados aleatoriamente. Después de ser calentado el material se vuelve isotrópico y no exhibirá efecto piezoeléctrico con una orientación aleatoria. Pero la cerámica puede hacerse piezoeléctrica en una determinada dirección con un tratamiento de polarización exponiéndola a un fuerte campo eléctrico.

Cuando quitamos el campo eléctrico los dipolos permanecen alineados y localizados, dando al material una polarización remanente, una deformación permanente y una piezoelectricidad permanente. El tratamiento final de polarización se hace en el momento final de la comercialización del PXE.

El PXE tiene dos electrodos metálicos situados en las caras opuestas de su eje de polarización, al aplicarle una tensión a través de ellos al PXE, el cuerpo se deforma en la dirección del eje de polarización. La orientación al azar de los cristales y el hecho de que sólo se permita la polarización en una dirección hace que no sea posible la alineación dipolar con el campo. Sin embargo existe un grado razonable de orientación en varias direcciones permitidas en el cristal.

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