L'effetto piezoelettrico nei materiali ceramici

Il effetto piezoelettricofu scoperto da Jacques e Pierre Curie nel 1880. Essi scoprirono che se alcuni cristalli erano sottoposti a sollecitazioni meccaniche, essi divennero elettricamente polarizzati e il grado di polarizzazione era proporzionale alla sollecitazione applicata. I Curies scoprirono anche che questi stessi materiali si deformavano quando venivano esposti a un campo elettrico. Questo è diventato noto come effetto piezoelettrico inverso.

Ileffetto piezoelettricoè esibito da un numero di cristalli presenti in natura, ad esempio quarzo, tormalina e tartrato di sodio e potassio, e questi sono stati utilizzati per molti anni come trasduttore elettromeccanico. Perché un cristallo mostri l'effetto piezoelettrico, la sua struttura non dovrebbe avere un centro di simmetria. Uno sforzo (tensile o compressivo) applicato a un tale cristallo altererà la separazione tra i siti di carica positivi e negativi all'interno della cellula elementare portando a una polarizzazione netta sulla superficie del cristallo. L'effetto è praticamente lineare, cioè la polarizzazione varia direttamente con la sollecitazione applicata e dipendente dalla direzione, così che le tensioni di compressione e trazione generano campi elettrici e quindi tensione di polarità opposta. È anche reciproco, così che se il cristallo ceramico piezoelettrico è esposto a un campo elettrico, subirà uno sforzo elastico che ne farà aumentare o diminuire la lunghezza in base alla polarità del campo.