Cerâmicas Piezoelétricas

Desenvolvidas por investigadores no Japão, União Soviética e Estados Unidos da América, no fim da Segunda Guerra Mundial, as cerâmicas piezoelétricas foram utilizadas, após a sua descoberta e demonstração por parte dos irmãos Curie, como detetores ultrassónicos, capazes de detetar submarinos.

A utilização destas piezocerâmicas deve-se ao facto de existirem materiais naturais, como, por exemplo,  o quartzo, que possuem  piezoeletricidade. No entanto, ao longo do tempo, começaram a ser usados materiais sintéticos, como o PZT (Titanato Zirconato de Chumbo), que atualmente acompanham o nosso quotidiano, já que o seu sinal é significativamente superior comparativamente ao sinal de um material piezoelétrico natural.

A utilização de cerâmicas piezoelétricas foca-se na sua caraterística principal, isto é, na sua capacidade de produzir um sinal elétrico quando uma força mecânica é aplicada, ou vice-versa.

Fonte: Global Kyocera

Este tipo de cerâmica poderá ser encontrado em isqueiros, por exemplo, onde a faísca elétrica é gerada quando se aplica pressão na roda que, consequentemente, interage com uma cerâmica piezoelétrica.

Esta propriedade deve-se ao facto de a cerâmica possuir ferroeletricidade, ou seja, polarização espontânea que pode ser revertida pela aplicação de um campo elétrico. Juntamente com esta caraterística, a piezoeletricidade será gerada a partir da aplicação de um campo elétrico externo à cerâmica que contém ferroeletricidade.

Fonte: Zhiqun Daniel Deng

Este campo elétrico será responsável pela deslocação dos iões e redistribuição dos eletrões pela célula unitária da estrutura da cerâmica, criando assim um momento dipolar e consequente anisotropia. Ou seja, uma cerâmica onde todos os grãos se encontram orientados na mesma direção.

É de notar que, todo este procedimento se dá abaixo daquela que é chamada a temperatura de Curie, isto é, a temperatura que, uma vez ultrapassada, resultará na perda das propriedades ferroelétricas da cerâmica, que são cruciais para a execução da sua função principal. Abaixo da temperatura de Curie, a polarização poderá então ser orientada de forma a criar a piezoeletricidade, de acordo com a aplicação associada.

Dado o elevado uso deste material no dia-a-dia, tem-se como objetivo o desenvolvimento de cerâmicas piezoelétricas que tenham um sinal tão forte como as cerâmicas sintéticas utilizadas, mas com um menor teor de chumbo para promover a diminuição do impacto ambiental.

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Texto por Joana Silva. Revisto por Maria Teresa Martins.