Piezoelectricidad artificial en cerámicas

Published On Aug-01-2017

Transcripción

La piezoelectricidad natural es un fenómeno observado en algunos materiales. La generación de electricidad a partir de ellos es débil y su funcionamiento es afectado por varios factores, entre ellos la humedad y la temperatura. Por lo tanto, se hizo imperiosa la necesidad de explorar otros materiales con un mejor rendimiento y durabilidad.

La necesidad de materiales con un mejor desempeño como transductores piezoeléctricos llevó al descubrimiento de cerámicas piezoeléctricas, entre las que se encuentran los titanatos de bario, de calcio, de plomo o de titanozirconatos de plomo, materiales que contienen dipolos en forma desordenada como se muestra en la siguiente figura:

Figura 13.3. Dipolos desordenados dentro de una cerámica

Para obtener actividad piezoeléctrica los dipolos deben ser orientados mediante una acción externa, lo que se hace exponiendo el material cerámico a un fuerte campo eléctrico externo a alta temperatura. Los dipolos en presencia de un campo eléctrico se orientan alineándose con su dirección, quedando permanentemente ordenados como se indica en la siguiente figura:

Figura 13.4. Dipolos ordenados en una cerámica

El descubrimiento de materiales cerámicos piezoeléctricos abrió el camino hacia numerosas aplicaciones. Los materiales cerámicos piezoeléctricos son químicamente inmunes a la humedad o cualquier otra condición atmosférica. Por su naturaleza cerámica, a estos materiales piezoeléctricos puede dárseles cualquier forma o tamaño, con la dirección de polarización elegida libremente para cumplir con todas las necesidades de diseño del transductor. Además, son extremadamente firmes, siendo capaces de producir o soportar grandes esfuerzos. Con pequeños cambios de la composición química de los materiales es posible enfatizar una o más propiedades específicas, de modo tal de cumplir especialmente los requerimientos de ciertas aplicaciones.

En conclusión, el descubrimiento de los materiales cerámicos piezoeléctricos abrió un espacio para el diseño de la piezoelectricidad a elección del usuario y le dio firmeza a la utilización de estos materiales en diversas aplicaciones.

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