7 Materiais Piezoeletricos

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Materiais Materiais PiezoelPiezoeléétricostricos
e e PiezoeletricidadePiezoeletricidade
Roberto Roberto MargrafMargraf
Vinicius Vinicius SalviatoSalviato
HistHistóóriaria
ƒƒ 1880 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
ƒƒ 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. 
ConceitosConceitos
ƒ A palavra Piezo vem do grego “piezein ” que significa pressionar.
ƒ Piezoeletricidade ("eletricidade de pressão“) define-se pela capacidade de 
alguns materiais se tornarem eletricamente polarizados quando sujeitos a 
algum tipo de stress
ƒ O efeito piezoeléctrico é reversível pois os cristais piezoeléctricos,quando 
sujeitos a uma voltagem externa, podem sofrer variações de forma
ƒ Exemplos: Cristais de Quartzo.
Oxido de Zinco
PZT (Titanato Zirconato de Chumbo )
Entre outros....
Perguntas?Perguntas?
AplicaAplicaçções Comunsões Comuns
ƒƒ GeraGeraçção de ão de UltrasomUltrasom
As 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
ƒƒ MediMediçção de massaão de massa
As 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.
ƒƒ MMúúsicasica
Materiais 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 PiezoelPiezoeléétricostricos
ƒƒ Um 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.
ƒƒ 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.
ƒƒ Taxas de aumento de mais 1000:1 jTaxas de aumento de mais 1000:1 jáá foram demonstradasforam demonstradas
Pesquisas RecentesPesquisas Recentes
ƒƒ PieozoeletricidadePieozoeletricidade 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
ƒ 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.
ƒƒ 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