qu'est ce que le piézoélectrique ?

La piézoélectricité est la charge électrique qui s'accumule dans certains matériaux solides (tels que les cristaux, certaines céramiques et matières biologiques telles que les os, l'ADN et diverses protéines) en réponse à un stress mécanique appliqué. Le mot piézoélectricité désigne l'électricité résultant de la pression et de la chaleur latente. Il est dérivé du mot grec πιέζειν ; piezein, qui signifie presser ou presser, et ἤλεκτρονēlektron, qui signifie ambre, une ancienne source de charge électrique. Les physiciens français Jacques et Pierre Curie ont découvert la piézoélectricité en 1880.

L'effet piézoélectrique résulte de l'interaction électromécanique linéaire entre les états mécanique et électrique dans les matériaux cristallins sans symétrie d'inversion. L'effet piézoélectrique est un processus réversible : les matériaux présentant l'effet piézoélectrique (la génération interne de charge électrique résultant d'une force mécanique appliquée) présentent également l'effet piézoélectrique inverse, la génération interne d'une contrainte mécanique résultant d'un champ électrique appliqué. Par exemple, les cristaux de titanate de zirconate de plomb généreront une piézoélectricité mesurable lorsque leur structure statique est déformée d'environ 0,1% de la dimension d'origine. Inversement, ces mêmes cristaux changeront d'environ 0,1% de leur dimension statique lorsqu'un champ électrique externe est appliqué au matériau. L'effet piézoélectrique inverse est utilisé dans la production d'ondes sonores ultrasonores.

La piézoélectricité est exploitée dans un certain nombre d'applications utiles, telles que la production et la détection de sons, l'impression à jet d'encre piézoélectrique, la génération de hautes tensions, la génération de fréquences électroniques, les microbalances, pour entraîner une buse à ultrasons et la focalisation ultrafine d'assemblages optiques. Il constitue la base d'un certain nombre de techniques instrumentales scientifiques à résolution atomique, les microscopies à sonde à balayage, telles que STM, AFM, MTA et SNOM. Il trouve également des utilisations quotidiennes telles que la source d'allumage pour les briquets, les barbecues au propane à poussoir, utilisé comme source de référence temporelle dans les montres à quartz et dans les micros d'amplification pour certaines guitares.

Matériaux piézoélectriques

Il existe de nombreux matériaux, à la fois naturels et artificiels, qui présentent une gamme d'effets piézoélectriques. Certains matériaux naturellement piézoélectriques comprennent la berlinite (structurellement identique au quartz), le sucre de canne, le quartz, le sel de Rochelle, la topaze, la tourmaline et l'os (l'os sec présente des propriétés piézoélectriques dues aux cristaux d'apatite, et l'effet piézoélectrique est généralement supposé agir comme capteur de force biologique). Un exemple de matériaux piézoélectriques artificiels comprend le titanate de baryum et le titanate de zirconate de plomb.

Ces dernières années, en raison des préoccupations environnementales croissantes concernant la toxicité des dispositifs contenant du plomb et de la directive RoHS suivie au sein de l'Union européenne, il y a eu une poussée pour développer des matériaux piézoélectriques sans plomb. À ce jour, cette initiative visant à développer de nouveaux matériaux piézoélectriques sans plomb a abouti à une variété de nouveaux matériaux piézoélectriques plus respectueux de l'environnement.