Piezeletricidade Everton Amigoni Chinelatto Krystiano Toshiro Moriya Nidahara PIBID 2010

Cristais Cristais são corpos sólidos e homogêneos, que apresentam-se naturalmente em formas tridimensionais geométricas. O formato regular e geométrico dos cristais corresponde à manifestação externa do arranjo atômico tridimensional interno. Em geral, os cristais formam-se a partir de substâncias fluidas à medida que estas vão sofrendo solidificação ou precipitação. A forma mais comum de cristalização consiste na existência de uma solução, a partir da qual o material que forma o cristal vai precipitando e, no processo, cada átomo ou molécula vai assumindo uma posição que é determinada pelos átomos ou moléculas vizinhas. Os cristais podem se formar a partir de diversas substancias, com diferentes tipos de ligações químicas.

Exemplos. Gelo (H2O à 0°C) Quartzo (SiO2 ) Cristal de NaCl (sal de cozinha) Quartzo (SiO2 ) Diamante (C)

Piezeletricidade - Descoberta Em 1880, Jacques e Pierre Curie descobriram que um potencial elétrico poderia ser gerado aplicando-se pressão a cristais de quartzo, sais de Rochelle e até os cristais de cana de açucar. Nomearam este fenômeno de “o efeito piezo”. O termo “piezo” é derivado da palavra grega pressão. A piezeletricidade inversa foi deduzida por Lippmann. Logo em seguida os irmãos Curie confirmam “o efeito piezo inverso.

Piezeletricidade - Descoberta Paul Langevin, na Primeira Guerra Mundial, desenvolve os sonares utilizando cristais de quartzo acoplados a massas metálicas para gerar ultra-som na faixa de dezenas de kHz. Após a Primeira Guerra Mundial começa o desenvolvimento de materiais piezelétricos sintéticos, como o quartzo e cerâmicas piezelétricas.

Piezeletricidade Piezeletricidade (direta) é a capacidade de certos cristais, que quando submetidos a um esforço, apresentarem um momento de dipolo elétrico, cuja intensidade é proporcional ao esforço aplicado.

Piezeletricidade O conceito de piezeletricidade deve ser baseado na estrutura cristalina do material. Os cristais têm composição química definida, ou seja, os íons são dispostos em posições específicas e repetitivas, constituindo uma rede. A rede cristalina é formada por várias celas unitárias, a simetria dessas celas é que determina a possibilidade de um cristal apresentar ou não a piezeletricidade.

Piezeletricidade A ausência de simetria é a condição mais importante para a presença de piezeletricidade. Quando não há simetria, os íons positivos e negativos se movimentam um em relação ao outro (como resultado da pressão), produzindo dipolos elétricos.

Piezoeletrecidade reversa Como foi visto, é possível produzir eletricidade ao comprimir ou tracionar determinados materiais. De modo análogo, pode-se dilatar ou comprimir os materiais piezo-elétricos ao aplicar uma corrente.

Apresentar Applet http://www.artesmedicas.com/piezoeletricidade.htm

Aplicações A capacidade de gerar eletricidade por compressão possibilita inúmeras aplicações, tais como: Produção ou detecção de som (sonar); Ultra-sonografia médica; Microbalanças, à base de cristal de quartzo, capaz de pesar massa de até 0,1 nanograma Microfones; Produção de faísca em acendedores; Controles remotos para aparelhos eletrônicos Detectores de ondas em radar ultra-sensíveis e espectrofotômetros. A Piezoeletricidade é responsável pela grande precisão de relógios equipados com osciladores de quartzo.

Aplicações Aplicações ainda em desenvolvimento: Calçadas e estradas feitas de cerâmica piezoelétrica. Componentes piezoeletricos em vestimentas. Músculos artificiais (piezoeletricidade reversa)