Materiais ferroelétricos e piezoelétricos

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Materiais Ferroelétricos e Materiais Piezo 
elétricos
Grupo: Carlos Augusto,Daniel,Lucinea e Sthefany.
Disciplina : Materiais Elétricos.
Materiais Ferroelétricos
Conceito
Os materiais ferroelétricos apresentam 
características,como a possibilidade de 
manter um campo elétrico 
permanente,similar aos materiais 
ferromagnéticas.
Esses materiais podem produzir 
polarização espontânea.Ao inverter a 
direção do campo elétrico aplicado, a 
direção de polarização desses materiais 
pode ser invertida ou alterada.Isso 
chama-se comutação.
T
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Materiais Ferroelétricos
Funcionamento dos Materiais Ferroelétricos:
Ao submeter um material isolante a um campo elétrico intenso,acontece um 
deslocamento de cargas,formando os dipolos elétricos.
Ao cessar o campo elétrico,as cargas voltam e os dipolos se desfazem.Nos 
materiais ferroelétricos,no entanto,esses dipolos não se desfazem.
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Loop de polarização e Histerese
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Material dielétrico e um campo 
elétrico periférico
Polarização de um material 
paraelétrico
Loop de polarização e Histerese
Material ferroelétrico em um 
campo elétrico obtém uma 
polarização não linear. Também 
exibe polarização espontânea 
não nula sem um campo 
periférico.
 
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Materiais Ferroelétricos
Temperatura de Curie
As propriedades desses materiais são 
perdidas ao ultrapassar esta 
temperatura.
A variação da constante dielétrica por 
meio da temperatura no estado não 
polar (paraelétrico) é mostrado pela Lei 
de Curie-Weiss. 
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Estrutura Química 
Materiais Ferroelétricos - Aplicação 
Capacitores de Capacitância Ajustável ;
Capacitores Ferroelétricos são usados em máquinas de 
ultrassom médica,câmeras infravermelhas de alta 
qualidade, sensores de incêndio,sonar,sensores de vibração 
e até injetores de combustível em motores a diesel.
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1.
Materiais Piozoelétricos
Conceito
Materiais Piezoelétricos são aqueles que se tornam polarizados quando ocorre uma deformação 
homogênea.
O que ocorre então é que o material manifestará um campo elétrico interno sob a ação de forças que o 
deformam.
Da mesma forma, o efeito inverso, ocorre com este material: quando o submetemos a um campo elétrico 
ele se deforma,denominado eletrostrição
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“
Aplicando um campo elétrico através de placas fixadas na superfície de um cristal 
piezoelétrico pode-se obter diversos tipos de deformações. Dentre os materiais que 
apresentam essas propriedades podemos citar o cristal de quartzo(Figura 1), o sal de 
Rochelle, o titanato de bário, o topázio(Figura 2), além de outros. 
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(Figura 2)
(Figura 1)
Funcionamento
O efeito piezoelétrico é entendido como a interação eletromecânica linear entre a força mecânica e 
o estado elétrico (forças de Coulomb) em materiais cristalinos.
Referentes à simetria, o efeito piezoelétrico não existe em materiais que apresentam simetria 
central, e desta forma, podem ser polarizados, ou seja, a piezoeletricidade pode ser explicada pela 
assimetria de polarização iônica.
Porém, elementos puros, tais como selênio (Se) e telúrio (Te) também exibem a propriedade de 
piezoeletricidade. Nestes casos, a polarização elétrica induzida é atribuída à distribuição eletrônica, 
que é alterada pela ação externa.
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https://www.google.com/url?q=https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Coulomb&sa=D&ust=1580937522957000&usg=AFQjCNF5VYxRuuCnIV-Y8u92yg3aXacWEA
Na figura ao lado temos o cristal perovskite (calcium 
titanate — CaTiO3). 
Como resultado do íon titânio estar levemente fora do 
centro dentro da célula unitária, uma polaridade elétrica 
se desenvolve, transformando a célula unitária 
efetivamente em um dipolo elétrico.
Uma tensão mecânica no cristal muda ainda mais a 
posição do íon titânio, alterando a força de polarização 
do cristal. Essa é a fonte do efeito direto. Quando o 
cristal é submetido a um campo elétrico, também 
resulta em uma mudança relativa na posição do íon 
titânio, levando à distorção da célula unitária e 
tornando-a mais (ou menos) tetragonal. Esta é a fonte 
do efeito inverso.
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Quartzo é um cristal que normalmente já não 
apresenta simetria central mas tal característica 
também pode ser adicionada a um cristal por meio 
de um processo chamado Poling. 
Durante o Poling, o material é submetido a um 
campo elétrico muito alto que orienta todos os 
dipolos na direção do campo. Ao desligar o campo 
elétrico, a maioria dos dipolos não retorna à sua 
orientação original como resultado do efeito de 
fixação produzido por defeitos microscópicos na 
rede cristalina. Isso nos fornece um material que 
compreende vários dipolos microscópicos que são 
orientados aproximadamente na mesma direção
Poling
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Vale ressaltar que o material pode ser 
de-Poled se for submetido a um campo 
elétrico muito alto orientado oposto à 
direção do polimento ou for exposto a 
uma temperatura superior à temperatura 
Curie do material.
Estrutura Química
Na figura 3 temos a estrutura 
química de um cristal de 
Quartzo, ele é formado por 
átomos de silício e de 
oxigênio organizados nessa 
estrutura conforme a imagem.
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Aplicações 
Pastilha Piezoelétrica
É um transdutor capaz de de detectar toques e 
vibrações, utilizando as informações da sua tensão 
de saída. A detecção dos toques por meio do 
Transdutor Piezoelétrico dá-se por meio das 
vibrações que são geradas pelo dedo durante o 
toque, podendo ser utilizado em variadas 
aplicações: captação e emissão de som e de 
vibração.
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Outras Aplicações 
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Medição de massa 
As balanças eletrônicas encontradas em supermercados ou mesmo as balanças usadas em 
laboratórios de pesquisa para medir massas pequenas têm seu funcionamento baseado na 
piezoeletricidade, pois utilizam cristais que se polarizam ao sofrerem uma deformação.
Transformadores Piezoelétricos 
Um transformador piezoelétrico tem o princípio de funcionamento baseado em 
vibrações. Aplica-se uma tensão de entrada num curto espaço em um material 
piezoelétrico e esta tensão por sua vez causa uma vibração na barra. A frequência de 
vibração na barra é sua frequência de ressonância. Uma tensão mais elevada é gerada 
então em outra seção da barra. 
Referências
https://riverglennapts.com/pt/magnetic-materials/553-ferroelectric-materials.html 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4354061/mod_resource/content/1/Aula%20-PMT3200%20-%20dielet
ricos%20-%202014.pdf
https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/ferroelectrics/printall.php
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/4571-art632
https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/4571-art632 (piezo)
http://www.ufjf.br/fisica/files/2013/10/FIII-04-06-Piezoel%C3%A9tricos.pdf (piezo)
http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_UFSC/Materiais_EEL_7051/7_Materiais_Piezoeletri
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https://br.comsol.com/blogs/piezoelectric-materials-crystal-orientation-poling-direction/ (piezo)
http://www.squids.com.br/arduino/index.php/hardware/componentes-eletronicos/119-disco-piezoeletrico 
(piezo)
https://pt.slideshare.net/LeonardoVilarinho/materiais-piezoeletrico (piezo)
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https://www.google.com/url?q=https://riverglennapts.com/pt/magnetic-materials/553-ferroelectric-materials.html&sa=D&ust=1580937524044000&usg=AFQjCNHOQbC2bYsIlDYD-4VNy9_YzVub4Q
https://www.google.com/url?q=https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4354061/mod_resource/content/1/Aula%2520-PMT3200%2520-%2520dieletricos%2520-%25202014.pdf&sa=D&ust=1580937524044000&usg=AFQjCNEBnIzPci50Lkr4gf03m6KwEMk7Uw
https://www.google.com/url?q=https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4354061/mod_resource/content/1/Aula%2520-PMT3200%2520-%2520dieletricos%2520-%25202014.pdf&sa=D&ust=1580937524044000&usg=AFQjCNEBnIzPci50Lkr4gf03m6KwEMk7Uw
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https://www.google.com/url?q=http://www.ufjf.br/fisica/files/2013/10/FIII-04-06-Piezoel%25C3%25A9tricos.pdf&sa=D&ust=1580937524045000&usg=AFQjCNF2MTfm2ivKRHwJRbQtz_LQtgiwwQ
https://www.google.com/url?q=http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_UFSC/Materiais_EEL_7051/7_Materiais_Piezoeletricos.pdf&sa=D&ust=1580937524045000&usg=AFQjCNEvRDxrYEV6LOgHf8lI_ytlsBj_ZAhttps://www.google.com/url?q=http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_UFSC/Materiais_EEL_7051/7_Materiais_Piezoeletricos.pdf&sa=D&ust=1580937524045000&usg=AFQjCNEvRDxrYEV6LOgHf8lI_ytlsBj_ZA
https://www.google.com/url?q=https://br.comsol.com/blogs/piezoelectric-materials-crystal-orientation-poling-direction/&sa=D&ust=1580937524045000&usg=AFQjCNE10FkFRMJcnjPPyw4YDfxPXgQE3A
https://www.google.com/url?q=http://www.squids.com.br/arduino/index.php/hardware/componentes-eletronicos/119-disco-piezoeletrico&sa=D&ust=1580937524045000&usg=AFQjCNEctQv13_wG_QFd7hoQu35mQXMEig
https://www.google.com/url?q=https://pt.slideshare.net/LeonardoVilarinho/materiais-piezoeletrico&sa=D&ust=1580937524046000&usg=AFQjCNHAQyP9TuInjouTKFUtZ4FLt1Dfcw
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