La piezoelectricidad (del griego piezein, “estrujar o apretar”) es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.
Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este modo dipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas.
Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carácter piezoeléctrico de forma natural (cuarzo, turmalina) y los llamados ferroeléctricos, que presentan propiedades piezoeléctricas tras ser sometidos a una polarización (tantalio de litio, nitrato de litio, bernilita en forma de materiales monocristalinos y cerámicas o polímeros polares bajo forma de microcristales orientados).
Aplicaciones
Una de las aplicaciones más extendidas de este tipo de cristales son los encendedores electrónicos. En su interior llevan un cristal piezoeléctrico que es golpeado de forma brusca por el mecanismo de encendido. Este golpe seco provoca una elevada concentración de carga eléctrica, capaz de crear un arco voltaico o chispa que encenderá el mechero.
Otra de las importantes aplicaciones de un cristal piezoeléctrico es su utilización como sensor de vibración. Cada una de las variaciones de presión producidas por la vibración provoca un pulso de corriente proporcional a la fuerza ejercida. Se ha convertido de una forma fácil una vibración mecánica en una señal eléctrica lista para amplificar. Basta con conectar un cable eléctrico a cada una de las caras del cristal y enviar esta señal hacia un amplificador. Por ejemplo, en pastillas piezoelétricas de guitarra.
Otra aplicación muy importante de la piezoelectricidad, pero en este caso al revés, son los inyectores de combustible de los motores de combustión interna. Al aplicarse una diferencia de potencial a un material piezoeléctrico, se consigue abrir el inyector, permitiendo al combustible a muy alta presión entrar en el cilindro. El uso de inyectores piezoeléctricos permite controlar con una enorme precisión los tiempos de inyección y la cantidad de combustible que se introduce en el motor, lo que redunda en mejoras en el consumo, prestaciones y rendimiento de los motores.
Materiales
Materiales utilizados en electrónica:
Aplicaciones
- Sensores
- Actuadores
- Reloj de cuarzo
- Filtros SAW
- Líneas de retardo
- Cápsula (Pick-up) de tocadiscos.
- Motores piezoelectricos .
- Transductores ultrasónicos (como los cabezales de los ecógrafos).
- Altavoces de agudos (Tweeters), pequeños altavoces.
- Sensores de vibración en guitarras eléctricas.
- Encendido electrónico de calefons y estufas a gas.
- Encendedores o mecheros electricos.
- Reguladores de presión proporcional neumáticos.
- Transformador Piezoeléctrico.
- Hidrófonos (Geofísica).
El uso tradicional de los implantes de silicona quirúrgicos se ciñe a razones estéticas, sin embargo los investigadores de la universidad de Princeton han tenido una idea mucho más original: crear implantes de silicona que generen electricidad aprovechando los movimientos del cuerpo. ¿Será posible en el futuro recargar el móvil o el MP3 con el constante movimiento respiratorio de nuestro tórax?
Aunque parezca ciencia ficción, esto es posible gracias a una propiedad de algunos materiales denominada piezoelectricidad. Un material piezoeléctrico genera un determinado voltaje eléctrico al ser deformado, una característica que resulta sumamente útil para fabricar desde los más complejos sensores electrónicos hasta encendedores automáticos (al pulsar el botón, lo que hacemos es deformar un material piezoeléctrico hasta el punto que genera una chispa debido a la diferencia de potencial eléctrico).
Los implantes experimentales (como el de la foto) son finas láminas de silicona que contienen un piezoeléctrico en su interior, en concreto PZT (zirconato-titanato de plomo), que es tan eficiente que convierte el 80% de la energía mecánica aplicada sobre él en eléctrica.
Los implantes se pueden colocar en muchos lugares en los que se produce movimiento constante. El movimiento respiratorio es el caso más claro, pero hay otros muchos. Por ejemplo, cualquier articulación sería un lugar idóneo para producir electricidad mientras caminamos.
Evidentemente, las posibilidades de estos implantes van mucho más allá que la de recargar la batería del móvil (dudo que haya gente tan ‘geek’ como para implantarse un cargador en el cuerpo). El caso más claro es el de los marcapasos, que requieren una delicada intervención quirúrgica para remplazar la batería antes de que se agote. Con estos implantes piezoeléctricos, el paciente tendría una batería perpetuamente alimentada.
Y en realidad, tampoco hace falta insertar estos implantes en el cuerpo para aprovechar el efecto piezoeléctrico. Por ejemplo, se podrían insertar fácilmente en la suela del zapato, con lo cual generaríamos electricidad a cada pisada.
La piezoelectricidad (del griego piezein, “estrujar o apretar”) es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.
Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este mododipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas.
Fuente: Wikipedia y otras.
Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carácter piezoeléctrico de forma natural (cuarzo, turmalina) y los llamadosferroeléctricos, que presentan propiedades piezoeléctricas tras ser sometidos a una polarización (tantalio de litio, nitrato de litio, bernilitaen forma de materiales monocristalinos y cerámicas o polímeros polares bajo forma de microcristales orientados).
fuente: http://infinitoeterno.wordpress.com/2010/01/30/la-piezoelectricidad/
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