Piezoelectricos

Las cerámicas piezoeléctricas son cuerpos macizos semejantes a las utilizadas en aisladores eléctricos, ellas están constituidas por innumerables cristales ferroeléctricos microscópicos llegando a denominarse como policristalinas. Particularmente en las cerámicas del tipo PZT, esos pequeños cristales poseen estructuras cristalinas tipo Perovskita, pudiendo presentar simetría tetragonal,romboédrica o cúbica simples, teniendo en cuenta la temperatura en la que el material se encuentre.
Clasificación
Cuando se aplica un campo eléctrico alterno en una cerámica piezoeléctrica y se mide la polarización inducida en función del campo, se observará el fenómeno de histéresis ferroeléctrico. El área interna de esta curva corresponde a la energía disipada en forma de calor, debido a las pérdidasmecánicas y dieléctricas. La clasificación principal de los materiales piezoeléctricos es basada en gran medida al área de esta curva, siendo denominada como materiales “ Hard” aquellos que presentan una curva de histéresis cerrada, con el área pequeña, y como materiales “ Soft”, aquellos que presentan una curva de histéresis abierta, con área expresiva. Los materiales “Hard” tambiém son denominadosmateriales de alta potencia y los “Soft”, materiales de alta sensibilidad.
Existe una norma de la marina americana que divide los materiales “Hard” y “Soft” en sub-grupos, a través de los intervalos de propiedades y de acuerdo con las principales aplicaciones. Esta norma [5] a menudo la utilizan como referencia los investigadores y diseñadores para crear las tablas de equivalencia entre losdistintos fabricantes de cerámica piezoeléctrica y facilitar la elección de los materiales y el cambio de proveedor.
A continuacion las características de los subgrupos:
Navy Type I (“Hard”) Recomendado para aplicaciones de media y alta potencia en condiciones de uso continuo y repetitivo. Este es capaz de generar altas amplitudes de vibraciones manteniendo bajas las perdidasas mecánicas ydieléctricas. Propriedades de destaque: d33, disipación dieléctrica y Q. Principales aplicaciones: Sistemas de limpieza por ultrasonido y sonares. Conocido comercialmente como PZT-4.
Navy Type II (“Soft”) Alta sensibilidad, ideal para la transmisión y recepción de los dispositivos de baja potencia. Presenta perdidas dieléctricas y mecánicas que impiden la excitación continua con alta intensidad.Propiedades de destaque: d, g15, N y TC. Principales aplicaciones: Dispositivos para ensayos no destructivos, hidrófonos y acelerómetros. Comercialmente conocida como PZT-5A.
Navy Type III (“Hard”) Similar, pero menos sensible que el Navy Type I; es capaz de convertir el doble de potencia manteniendo bajas las pérdidas mecánicas y dieléctricas. Recomendado para aplicaciones que precisen de alta potencia.Propiedades de destaque: Disipación dieléctrica, Q y conversión de potencia máxima. Principales aplicaciones: sistemas de soldadura por ultrasonidos y procesamiento de materiales. Comercialmente conocida como PZT-8.
Navy Type IV (“Soft”) Adecuado para aplicaciones de potencia media. Se tornó absoleto conla llegada de los PZT’s, siendo substituido principalmente por el Navy Type I (conforme nota derodapé 5, o sub-grupo Navy Type IV es constituido por BT’s y no por PZT’s). Posee baja TC. Principales aplicaciones: manutención de equipos antiguos. Conocido comercialmente como Titanato de Bário.
Navy Type V (“Soft”) Adecuado para aplicaciones que requieren alta energía y diferencia potencial. Propiedades destacadas: d33, K33 y g33. Principales aplicaciones: detonadores de impacto.Comercialmente conocida como PZT-5J.
Navy Type VI (“Soft”) Adecuado para aplicaciones que requieren grandes deformaciones mecánicas. Propiedades destacadas: d 33 y K 33. Principales aplicaciones: actuadores y posicionadores. Comercialmente conocida como PZT-5H.
Aplicaciones
Las principales aplicaciones de las cerámicas piezoeléctricas son:
* Equipos médicos de imagen por ecografía
* Medidores...