Piezoelektrilised

Piezoelektrilised materjalid tekitavad elektrilise laengu, kui neid mehhaaniliselt deformeeritakse, ning vastupidi – kui neile rakendatakse elektrivälja, tekib mehaaniline deformatsioon. Efekt ilmneb materjalides, millel puudub kesksümmeetria ehk inversiooniline sümmeetria. Tänu sellele omadusele kasutatakse neid sensorites, aktuaatorites ja sagedusallikates.

Näited materjalidest: looduslik kvarts (SiO2) ja turmalin; sünteetilised baariumtitaat (BaTiO3) ja Pb(Zr,Ti)O3 ehk PZT. Lisaks leiduvad piezoelektrilised polümeerid nagu PVDF ning nende komposiidid. Materjalid erinevad oma temperatuuritaluvuse, mehhaanilise tugevuse ja elektriliste omaduste poolest.

Piezoelektriliste omaduste määramiseks kasutatakse konstantide d_ij ja dielektrilist läbilaskvust; omadused sõltuvad temperatuurist ja struktuurist. Üldiselt annavad PZT-elemendid suure piezoelektrilise reaktsiooni, kuid sisaldavad pliit, mis piirab nende kasutamist; plii-vabad alternatiivid on üha enam arenduses.

Rakendused hõlmavad kvartsikristalle kellades ja sagedusallikates, sensoreid (rõhu, vibratsiooni ja kiiruse mõõtmine), ultrasonograafiat ja meditsiinilisi kuvamisseadmeid ning mikrotaseme aktuaatoreid; neid kasutatakse ka trükitehnoloogias ja energiakogumises. Piezoelektrilised materjalid on seetõttu olulised nii tööstuses kui teadus- ja meditsiinivaldkondades.