Cerâmica de óxido - Piezocerâmica

Cerâmica como um transdutor eletromecânico

A piezocerâmica é usada para converter os parâmetros mecânicos, como a pressão e aceleração, em parâmetros elétricos ou, inversamente, para converter sinais elétricos em movimento ou vibração mecânica.

Os materiais piezocerâmicos são categorizados como cerâmica funcional. Nos sensores, eles possibilitam converter forças, pressões e acelerações em sinais elétricos e nos atuadores e transdutores sônicos e ultrassônicos, eles convertem as voltagens elétricas em vibrações ou deformações. Por um lado, os materiais piezocerâmicos são classificados de acordo com sua composição química, por outro lado, são classificados pelas condições de aplicação específicas. A CeramTec distingue entre as seguintes categorias de material:

  • Materiais para transdutores de energia (aplicações ultrassônicas)
  • Materiais para sensores (transmissores e receptores ultrassônicos)
  • Materiais para atuadores (Posicionamento de precisão ou sistemas de injeção)
  • Materiais para aplicações especiais

O contato da piezocerâmica metalizada pode ser efetuado usando adesivos ou borrachas condutivos, contatos de mola ou através de soldagem.

Vale a pena saber:

Seleção de propriedades piezocerâmicas

  Transdutores de energia Sensores Atuadores
Permissividade relativa ε33 τ/ε0 1000 – 1300 1500 – 1850 1800 – 3800
Fator de perda tan δ 2x10-3
3x10-3
12x10-3
20x10-3
15x10-3
16x10-3
Frequência constante NP,
KHz-mm
2210 – 2280 2020 – 2050 1960 – 2010
Fator de acoplamento kP 0,55 – 0,57 0,59 – 0,62 0,65
Constante de carga d33,
10-12 C/N
240 – 310 390 – 450 475 – 680
Voltagem constante g33,
10-3 Vm/N
26,9 – 27,1 26,9 – 33,1 20,2 – 28,5
Complacência elástica S11ε,
10-12 m2/N
11,4 – 14,9 16,3 – 18,5 15,8 – 17,9
Rigidez elástica C33D,
1010N/m2
15,9 – 16,2 14,5 – 15,8 14,7 – 15,2
Densidade g/cm2 7,65 – 7,70 7,65 – 7,80 7,70 – 7,83
Qualidade Qm 500 – 1000 60 – 90 75 – 80
Índice de obsolescência Cε, % -4,5 a -3,0 -2,3 a -0,3 - 1,.6 a -0,8

A piezocerâmica tem uma vasta gama de usos. Ela é usada na indústria automotiva em algumas aplicações como nos sensores de nível de óleo e de pancada ou como atuadores para controle preciso de processos de injeção nos motores. Na tecnologia médica, os componentes piezocerâmicos podem ser encontrados em lithotripters, dispositivos para remoção de placas e em inaladores. As aplicações comuns em engenharia mecânica incluem limpeza ultrassônica, soldagem ultrassônica e o amortecimento da vibração ativa. Os captadores sonoros para instrumentos musicais ou dispositivos de ignição a gás piezoelétrico são exemplos de uso da tecnologia piezoelétrica em aplicações para o consumidor.