La
piézoélectricité est une forme de l'électricité créé lorsque certains cristaux
sont pliés ou autrement déformés. Ces mêmes cristaux peuvent également être faits
pour plier légèrement quand un petit courant est exécuté à travers eux,
encourager leur utilisation dans les instruments pour lesquels de grands degrés
de contrôle mécanique sont nécessaires. C'est ce qu'on appelle la
piézoélectricité inverse. Par exemple, microscopes à effet tunnel (STM) de
cristaux piézo-électriques utilisent à "balayer" la surface d'un
matériau et créer des images de détail. La piézoélectricité est liée à
pyroélectricité, dans lequel un courant est créé par le chauffage ou le refroidissement
du cristal.
La propriété de
la piézoélectricité est dictée par deux atomes dans le cristal et la façon
particulière dont ce cristal a été formé. Certaines des premières substances
qui ont été utilisées pour démontrer la piézoélectricité sont topaze, quartz, tourmaline,
et le sucre de canne. Aujourd'hui, nous connaissons beaucoup de cristaux qui
sont piézo-électrique, dont certains peuvent même être trouvés dans l'os
humain. Certaines céramiques et polymères ont montré l'effet ainsi.
Un cristal piézo-électrique
est constitué de plusieurs domaines d'emboîtement qui ont des charges positives
et négatives. Ces domaines sont symétriques par rapport à l'intérieur du
cristal, ce qui provoque le cristal dans son ensemble pour être électriquement
neutre. Lorsque le stress est mis sur le cristal, la symétrie est légèrement
brisée, de génération de tension. Même un tout petit peu de cristal
piézo-électrique peut générer des tensions dans les milliers.
La
piézoélectricité est utilisée dans les capteurs, actionneurs, moteurs,
horloges, briquets, et des transducteurs. Une horloge à quartz utilise la
piézoélectricité, comme le fait n'importe quel allume-cigare sans silex.
Médical ultrasons appareils créent des vibrations acoustiques à haute fréquence
utilisant des cristaux piézoélectriques. La piézoélectricité est utilisé dans
certains moteurs de créer l'étincelle qui allume le gaz. Haut-parleurs
utilisent la piézoélectricité à convertir l'électricité entrant au son.
Cristaux piézo-électriques sont utilisés dans de nombreux appareils de haute
performance à appliquer de minuscules déplacements mécaniques à l'échelle du
nanomètre.
Même si un
cristal piézo-électrique jamais se déforme de plus de quelques nanomètres
lorsque le courant est exécuté à travers elle, la force derrière cette
déformation est extrêmement élevée, de l'ordre de méga newtons. Ce pouvoir de
déformation est utilisé dans des expériences de mécanique et d'alignement des
éléments optiques de nombreuses fois plus lourd que le cristal piézo-électrique
lui-même.