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Piezoelectricos by Mind Map: Piezoelectricos
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Piezoelectricos

PIEZO ELECTRICIDAD

La piezoelectricidad puede definirse como la propiedad que poseen algunas sustancias no conductoras, cristalinas (que no poseen centro de simetría), de presentar cargas eléctricas de signo contrario, en caras opuestas, cuando están sometidas a determinadas deformaciones mecánicas. El fenómeno es reversible, pues aplicando a las caras, una tensión.

ventajas

•Alta Resolución

•Operación a Temperaturas Criogénicas

Compatible con cuartos limpios y Vacío.

•Libre de desgaste y roturas.

•Ningún efecto magnético.

•Expansión rápida.

•Generación de grandes fuerzas.

desventajas

desventajasPROCESO DE POLARIZACIÓNExiste materiales PZT duros, cuya temperatura de Curie está por encima de 300 grados C. Son difíciles de polarizar, excepto a temperaturas elevadas.Los materiales PZT blandos tienen bajas temperaturas de Curie, por debajo de los 200 grados C. Pueden ser polarizados a temperaturas ambientales con campos eléctricos fuertes. Estando el material piezoeléctrico por encima de su temperatura de Curie, se le aplica un fuerte campo eléctrico, que obliga al alineamiento de los polos.CUALIDADES- no es higroscópico, es decir que no absorbe agua- sus propiedades piezoeléctricas prácticamente no dependen de la temperatura, en unintervalo suficientemente amplio- presenta buenas cualidades aislantes, y- posee gran resistencia mecánicaCARACTERISTICASalta constante dieléctrica bajo costo la facilidad de fabricaciónelevada sensibilidad ConfiguraciónFormato PequeñoMedianoGrandeTamaño NegritaCursivaTexto EstiloIconos e ImágenesEliminar ícono Elegir íconoIconos Recientes Elija una imagenImágenes Notas Enlaces Adjuntos Tareas La calidad de estosmateriales se refleja también a través de su envejecimiento. De mala calidad es aquel material cerámico, que su sensibilidad empeora apreciablemente con el tiempo. Para grandes y altastemperaturas de trabajo, ellos van tendiendo hacia su depolarización. Esta es una de las causas por lacual, las cerámicas piezoeléctricas policristalinas no deben utilizarse como patrones de laboratorio

MATERIALES PIEZO ELECTRICOS

Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este mododipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas. comunmente se usa el cuarzo, pero su efecto piezoeléctrico es relativamente débil, por lo que es más común el uso de la Sal de Rochelle, de las cerámicas piezoeléctricas

cuarzo

El cuarzo, bióxido de silicio (Si–O2), es una sustancia que cristaliza en el sistema romboédrico, a simetría ternaria, es decir formando prismas hexagonales cerrados en sus extremos por romboides, con un eje óptico Z, tres ejes eléctricos X, paralelos a los lados del hexágono, y tres ejes mecánicos Y, perpendiculares a los lados del hexágono

cristales solubles

Son cristales artificiales que se obtienen por cultivo. Se parte de soluciones saturadas en caliente, y por enfriamiento o evaporación se forman y crecen dentro de la misma, los cristales Las laminas de sal de Rochelle pueden montarse para trabajar a la torsión o a la flexión, y según cual sea el montaje, varía la orientación del corte. Después de cortado, y antes de utilizarlo, los cristales se mantienen un cierto tiempo en armarios, a temperaturas controladas

cerámicas

El titanato de bario es una cerámica que presenta propiedades piezoeléctricas. Los materiales piezoelectricos de titanato de bario, se fabrican por procesos cerámicos, y se los polariza enfriándolos desde temperaturas superiores a las de Curie, en un campo intenso.eléctrico

HISTORIA

La propiedad de la piezoelectricidad fue observada por primera vez por Pierre y Jacques Curie en 1881 estudiando la compresión del cuarzo. Al someterlo a la acción mecánica de la compresión, las cargas de la materia se separan y esto da lugar a una polarización de la carga. Esta polarización es la causante de que salten las chispas. La primera aplicación práctica de la piezoelectricidad, que surge de la cualidad de transformar una señal mecánica (la presión) en una señal eléctrica (corriente eléctrica ), es la del sónar.Al final de la Primera guerra mundial se descubrió que las ondas sonoras producidas por los submarinos podían ser detectadas por un trozo decuarzo sumergido en el agua, en el que se medían las corrientes generadas pudiéndose detectar de qué dirección ven.ía el sonido  

APLICACIONES

Para algunas de estas aplicaciones se usa el cuarzo, pero su efecto piezoeléctrico es relativamente débil, por lo que es más común el uso de la Sal de Rochelle, de las cerámicas piezoeléctricas

Óptica, Fotónica y Tecnología de Medición.

•Unidades de disco.

Microelectrónica.

Mecánica de Precisión e Ingeniería Mecánica

Mecánica de Precisión e Ingeniería Mecánica

EFECTO PIEZOELÉCTRICO.

La deformación de un cristal no genera cargas eléctricas, pero produce un desplazamiento de las cargas propias del mismo; y en los cristales asimétricos, este desplazamiento provoca el llamadoefecto piezoeléctrico.

ESCALA INDUSTRIAL

Muchas sustancias cristalinas poseen propiedades piezoeléctricas, pero solamente algunas se usan a escala industrial; entre éstas, el cuarzo, la Sal de Rochelle, el titanato de bario, el fosfato dihidrogenado de amonio

EL cuarzo

la Sal de Rochelle,

el titanato de bario

el fosfato

dihidrogenado de amonio

CRISTALES PIEZOELECTRICOS

Se usan también como transductores, debido a que el efecto piezoeléctrico posibilita la conversión de energía mecánica en eléctrica o viceversa;

EJEMPLOS

Son los cristales piezoeléctricos usados en micrófonos, fonocaptores, patrones de deformación

PROCESO DE POLARIZACIÓN

El tratamiento para conseguir estas propiedades en un material PZT es como sigue. En principio, tiene que ver con la alineación de los polos de los cristales componentes. El procedimiento es necesario porque al ser inicialmente manufacturado, el material piezoeléctrico tiene los polos de sus cristales arreglados en forma aleatoria. En estas condiciones, tienden a anularse unos con otros, y mayormente no responden a las características mencionadas previamente. Para que esto ocurra, los polos de los cristales deben estar permanentemente alineados unos con otros, en un proceso de alineamiento o polarización. Una característica de los materiales piezoeléctricos es que poseen una temperatura de Curie. Sometido el material a una temperatura mayor, los polos de los cristales pueden cambiar de orientación estando el material dentro de su fase sólida.

Existe materiales PZT duros, cuya temperatura de Curie está por encima de 300 grados C. Son difíciles de polarizar, excepto a temperaturas elevadas.

Los materiales PZT blandos tienen bajas temperaturas de Curie, por debajo de los 200 grados C. Pueden ser polarizados a temperaturas ambientales con campos eléctricos fuertes.

Estando el material piezoeléctrico por encima de su temperatura de Curie, se le aplica un fuerte campo eléctrico, que obliga al alineamiento de los polos.

CUALIDADES PIEZOELECTRICOS

- no es higroscópico, es decir que no absorbe agua

- sus propiedades piezoeléctricas prácticamente no dependen de la temperatura, en unintervalo suficientemente amplio

- presenta buenas cualidades aislantes, y

- posee gran resistencia mecánica

CARACTERISTICAS

Una vez que el material piezoeléctrico ha sido polarizado, y es mantenido debajo de su temperatura de Curie, cuando se le aplica un pequeño campo eléctrico (inferior al de la polarización), se produce una expansión macroscópico en el eje de los polos, y la correspondiente contracción en el sentido transversal. Para obtener el efecto piezoeléctrico en un material cerámico ferroeléctrico, es necesario polarizar el material con un voltaje constante o, aplicarlo y retirarlo, dejando una polarizaciónresidual. El último proceso algunas veces es efectuado, aumentando la temperatura de la cerámica por encima de su temperatura de Curie (punto por encima del cual se pierden las propiedadesferroeléctricas), o a una temperatura de cambio de fase, para la cual, la tensión de compresión es pequeña. Así, aplicando un voltaje de polarización y enfriando la cerámica lentamente, bajo lainfluencia de la polarización, se obtiene el efecto

alta constante dieléctrica

bajo costo

la facilidad de fabricación

elevada sensibilidad

PIEZO ELÉCTRICOS ARTIFICIALES

Aunque, como hemos visto, la piezoelectricidad se genera de forma natural, tiene sus limitaciones. Si la aplicación para la que se usa requiere un nivel de conversión de la energía que no se encuentra en la naturaleza, es necesario crear un compuesto consistente en materiales no piezoeléctricos y otros que sí que lo son. Eso es, justamente, lo que está llevando a cabo este equipo de la Universidad de Houston: crear materiales piezoeléctricos a partir de otros que no tienen esa propiedad

EMPRESAS PIEZOELECTRICOS

Nordson EFD

válvulas piezoeléctricas tipo jet

Foshan Yiqiang Electronic Co

encendedores de gas piezo eléctricos

SONITRON

sirenas, transductores, alarmas , zumbadores

Pavegen System

diseño de baldosas

DIRECT INDUSTRY

acelerometros , espejos piezo eléctricos, motores, sensores