Materiais Materiais PiezoelPiezoeléétricostricose e PiezoeletricidadePiezoeletricidade

Roberto Roberto MargrafMargrafVinicius Vinicius SalviatoSalviato

HistHistóóriaria1880 1880 -- Pierre Curie; fPierre Curie; fíísico francês pioneiro no estudo sico francês pioneiro no estudo da cristalografia, magnetismo, da cristalografia, magnetismo, piezoeletricidadepiezoeletricidade e e rradioatividade; demonstrou juntamente com seu adioatividade; demonstrou juntamente com seu irmão mais velho Jacques que era possirmão mais velho Jacques que era possíível gerar um vel gerar um potencial elpotencial eléétrico ao se comprimir cristaistrico ao se comprimir cristais

1881 1881 –– Pierre e seu irmão demonstraram a existência Pierre e seu irmão demonstraram a existência do efeito inverso: que os cristais podiam ser do efeito inverso: que os cristais podiam ser deformados quando submetidos a um campo eldeformados quando submetidos a um campo eléétrico, trico, fato muito importante pois quase todos os atuais fato muito importante pois quase todos os atuais circuitos eletrônicos digitais recorrem a este circuitos eletrônicos digitais recorrem a este fenômeno. fenômeno.

ConceitosConceitosA palavra Piezo vem do grego “piezein ” que significa pressionar.

Piezoeletricidade ("eletricidade de pressão“) define-se pela capacidade de alguns materiais se tornarem eletricamente polarizados quando sujeitos a algum tipo de stress

O efeito piezoeléctrico é reversível pois os cristais piezoeléctricos,quando sujeitos a uma voltagem externa, podem sofrer variações de forma

Exemplos: Cristais de Quartzo.Oxido de ZincoPZT (Titanato Zirconato de Chumbo )Entre outros....

Perguntas?Perguntas?

AplicaAplicaçções Comunsões Comuns

GeraGeraçção de ão de UltrasomUltrasomAs ondas ultraAs ondas ultra--sônicas são geradas por transdutores, que sônicas são geradas por transdutores, que éé um dispositivo um dispositivo que converte um tipo de energia em outro. Os transdutores ultraque converte um tipo de energia em outro. Os transdutores ultra--sônicos sônicos convertem energia elconvertem energia eléétrica em energia mecânica e vicetrica em energia mecânica e vice--versa. Esses versa. Esses transdutores são feitos de materiais transdutores são feitos de materiais piezoelpiezoeléétricostricos. .

TTíípico aparelho de pico aparelho de ultrasomultrasom usado usado em clem clíínicas de fisioterapianicas de fisioterapia

MediMediçção de massaão de massaAs balanAs balançças eletrônicas encontradas em supermercados ou mesmo as as eletrônicas encontradas em supermercados ou mesmo as balanbalançças usadas em laboratas usadas em laboratóórios de pesquisa para medir massas rios de pesquisa para medir massas pequenas têm seu funcionamento baseado na pequenas têm seu funcionamento baseado na piezoeletricidadepiezoeletricidade, pois , pois utilizam cristais que se polarizam ao sofrerem uma deformautilizam cristais que se polarizam ao sofrerem uma deformaçção.ão.

MMúúsicasicaMateriais Materiais PiezoelPiezoeléétricostricos são usados em violões elsão usados em violões eléétricos e vtricos e váários outros rios outros instrumentos musicais para transformar vibrainstrumentos musicais para transformar vibraçções mecânicas em sinais ões mecânicas em sinais eleléétricos que são então ampliados e convertidos em som atravtricos que são então ampliados e convertidos em som atravéés de s de amplificadores.amplificadores.

Transformadores Transformadores PiezoelPiezoeléétricostricosUm transformador Um transformador piezoeletricopiezoeletrico ao contrao contráário dos transformadores rio dos transformadores convencionais, que utilizam o princconvencionais, que utilizam o princíípio do magnetismo, tem funcionamento pio do magnetismo, tem funcionamento baseado na vibrabaseado na vibraçção.ão.

AplicaAplica--se uma tensão de entrada num curto espase uma tensão de entrada num curto espaçço de uma barra cerâmica o de uma barra cerâmica (material (material piezoelpiezoeléétricotrico), como por exemplo PZT, e esta tensão por sua vez ), como por exemplo PZT, e esta tensão por sua vez causa uma vibracausa uma vibraçção na barra atravão na barra atravéés do efeito s do efeito piezoelpiezoeléétricotrico inverso. A inverso. A frequênciafrequência de vibrade vibraçção da barra ão da barra éé a sua a sua frequênciafrequência de ressonância que de ressonância que geralmente varia de 100 geralmente varia de 100 kilohertzkilohertz a 1 megahertz. Uma tensão mais elevada a 1 megahertz. Uma tensão mais elevada éé então gerada em outra seentão gerada em outra seçção da barra.ão da barra.

Taxas de aumento de mais 1000:1 jTaxas de aumento de mais 1000:1 jáá foram demonstradasforam demonstradas

Pesquisas RecentesPesquisas RecentesPieozoeletricidadePieozoeletricidade faz papel celofane virar material inteligente faz papel celofane virar material inteligente MicrorobôsMicrorobôs, sensores biodegrad, sensores biodegradááveis e microveis e micro--aviões de papel capazes de aviões de papel capazes de voar "batendo as asas" voar "batendo as asas" -- estas são as aplicaestas são as aplicaçções do celofane, destacadas ões do celofane, destacadas pelos pesquisadores em um artigo publicado no jornal pelos pesquisadores em um artigo publicado no jornal MacromoleculesMacromolecules

Nanogeradores poderão gerar energia a partir do movimento do corpo humano

Nanofios de oxido de zinco, material piezoeletrico, poderão ser utilizados como minusculas baterias, chamados nanogeradores.

O nanogerador é capaz de converter em eletricidade a energia mecânica do movimento do corpo humano, do alongamento dos músculos e até do fluxo dos fluidos.

A energia elétrica é gerada quando os nanofios são dobrados e voltam à sua posição original, em um movimento de "vai e vem".

Assim abre a possibilidade da criação de baterias cada vez menores e de menor impacto ambiental visto que os materiais empregados são biodegradaveis.

Motores baseados em Motores baseados em PiezoeletricidadePiezoeletricidade

O motor funciona transformando as alteraO motor funciona transformando as alteraçções de curvatura de um material ões de curvatura de um material inteligente em giros de um eixo inteligente em giros de um eixo

Possibilidade da criaPossibilidade da criaçção de motores planos e tão finos quanto um CD.ão de motores planos e tão finos quanto um CD.

Elevado torque, porem baixa velocidadeElevado torque, porem baixa velocidade