piezoelektrycznoci

Piezoelektryczność to właściwość niektórych materiałów krystalicznych i polimerowych, która objawia się wytwarzaniem ładunku elektrycznego w następstwie odkształcenia mechanicznego (efekt piezoelektryczny) oraz odkształcaniem materiału pod wpływem pola elektrycznego (efekt odwrotny piezoelektryczny). Zjawisko zachodzi tylko w materiałach o braku centro-symetrii w sieci krystalicznej, co umożliwia powstawanie rozkładu ładunków na powierzchniach.

Odkrycie nastąpiło w 1880 roku, kiedy bracia Pierre’a i Jacques’a Curie stwierdzili istnienie piezoelektryczności w kryształach takich jak turmalin. Od tego czasu zjawisko jest podstawą wielu technik czujników, przetworników i precyzyjnych napędów. Mechanizm wynika z asymetrii rozmieszczenia ładunków w sieci krystalicznej: odkształcenie mechaniczne indukuje asymetryczny ładunek, a przyłożone pole elektryczne wywołuje deformację.

Materiały piezoelektryczne obejmują naturalne kryształy (kwarc, turmalin, topaz) oraz materiały syntetyczne, takie jak ceramiki PZT (lead zirconate titanate) i inne perowskitowe kompozyty, a także polimery, np. PVDF. Właściwości funkcjonalne zależą od orientacji polaryzacji, temperatury i stanu naprężeń. Współczynniki elektro-mechaniczne, takie jak d33 i d31, określają siłę konwersji energii między obszarem elektrycznym a mechanicznym, a także napięcie dielektryczne i tłumienie.

Zastosowania obejmują czujniki ciśnienia, przyspieszenia i drgań, przetworniki ultradźwiękowe (medycyna i przemysł), elementy napędowe i mikromechaniczne, generowanie iskier w zapłonach oraz rezonatory kwarcowe w zegarkach i elektronice. Piezoelektryczność odgrywa kluczową rolę w inżynierii czujników i precyzyjnych układach pomiarowych, a rozwój materiałów i technologii nadal poszerza jej zastosowania.