I materiali piezoelettrici hanno la speciale proprietà di produrre una tensione elettrica in risposta a una forza applicata. Solitamente i cristalli o le ceramiche, i materiali piezoelettrici hanno una varietà di usi come sonar, rilevamento del suono e generazione di alta tensione oltre agli usi quotidiani, come le fonti di accensione dell'accendisigari e gli accenditori grill-barbecue.
Cos'è la piezoelettricità?
La piezoelettricità, derivata dalla parola greca piezo, che significa spremere o premere, è una carica elettrica che si accumula in alcuni materiali come cristalli, ceramica e ossa, quando al materiale viene applicato uno sforzo o una tensione. I materiali che dimostrano l'effetto piezoelettrico mostrano anche l'effetto opposto chiamato effetto piezoelettrico inverso. Ciò significa che un materiale piezoelettrico si deforma, come se fosse sottoposto a stress, quando viene esposto a un campo elettrico. In breve, i materiali piezoelettrici creano elettricità quando viene applicato lo stress, e diventano stressati quando viene applicata l'elettricità.
Storia
Inizialmente dimostrato in laboratorio nel 1880, le prime applicazioni pratiche per materiali piezoelettrici non erano sviluppato fino al 1917 durante la prima guerra mondiale. La primissima applicazione era per sonar usato per rilevare sottomarini con onde sonore. Dopo questo successo, l'interesse per le applicazioni piezoelettriche crebbe e, durante la seconda guerra mondiale, i materiali piezoelettrici creati dall'uomo venivano costruiti e utilizzati nelle radio aeronautiche, nei filtri per segnali radio e televisivi e nelle applicazioni di tutti i giorni, come piccoli accenditori motore.
L'effetto piezoelettrico si trova in un certo numero di materiali naturali e artificiali. I cristalli comunemente usati in natura comprendono quarzo, topazio, tormalina, sali di Rochelle e zucchero di canna. I cristalli artificiali comprendono la langasite simile al quarzo e l'ortofosfato di gallio. Le ceramiche sintetiche piezoelettriche comuni includono titanato di bario, titanato di piombo e titanato di zirconato di piombo, la più comune ceramica piezoelettrica in uso. Altri materiali piezoelettrici presenti in natura includono ossa secche, tendini, seta, alcuni legni, smalto, dentina e collagene.
Applicazioni
Esiste una vasta gamma di applicazioni per materiali peizoelettrici, in particolare quarzo, che può generare migliaia di volt di elettricità. Una delle applicazioni più comuni di piezoelettricità è nell'accendisigari elettrico. Altre applicazioni comuni includono sensori su chitarre elettriche come pick-up e microfoni a contatto, macchine ad ultrasuoni, dispositivi di rilevamento e generazione di onde sonar, sistemi di gestione del motore in auto, altoparlanti, iniettori di carburante per motori diesel e orologi al quarzo.
