INTRODUZIONE -EFFETTO PIEZOELETTRICO ... - ArchiMeDes

Come già detto, affinché un materiale esibisca proprietà piezoelettriche, la sua
struttura cristallina non deve possedere un centro di simmetria, ossia ci deve essere
almeno un asse nel cristallo tale che la disposizione atomica appaia differente se si
procede in direzioni opposte lungo di esso. Al di sopra di una certa temperatura,
chiamata temperatura di Curie, la struttura del cristallo possiede un centro di
simmetria e perciò non ha momento di dipolo elettrico. Al di sotto di questa
temperatura esso subisce un cambiamento di fase ed evolve verso una struttura più
complessa che non è centrosimmetrica.
Configurazione dei domini dei momenti di
dipolo elettrico:
a) prima della polarizzazione; b) durante la
polarizzazione; c) dopo la polarizzazione
In particolare, queste ceramiche presentano, in
modo analogo ai materiali ferromagnetici, la
possibilità di essere polarizzate permanentemente.
In sostanza esse si possono schematizzare come
costituite da zone aventi polarizzazione spontanea,
che possono essere parzialmente orientate tramite
l’applicazione di un campo elettrico esterno. Se si
graficizza la polarizzazione elettrica del materiale
in funzione di un campo elettrico variabile si
ottiene un ciclo di isteresi completo. Quello che
conta ai fini della piezoelettricità è la
polarizzazione residua che si ha alla rimozione del
campo elettrico esterno.
In questa fase il cristallo ha un
dipolo elettrico bloccato, che può
essere invertito o disposto in
direzioni diverse. Ci si riferisce a
tali materiali con il termine
ferroelettrici, poiché questo
comportamento elettrico
presenta un’analogia fisica con il
comportamento dei materiali
ferromagnetici.
Attraverso un processo di
miscelazione di materiali
ferroelettrici si ottengono delle
paste in cui i singoli
microcristalli sono ferroelettrici
e possiedono una spontanea
polarizzazione. Tuttavia la
combinazione disordinata di
questi microcristalli in una
polvere di varia composizione e
granulometria non possiede un
momento di dipolo elettrico
rilevabile a livello macroscopico.