En 1880, Pierre et Jacques Curie ont mené une expérience simple en utilisant tinfoil, fil, colle, des aimants et la scie de bijoutier. Le résultat a été la découverte de l'énergie piézo-électrique, ou la production d'électricité en plaçant des matériaux spécialement préparés sous contrainte mécanique. Deux principaux types de matériaux peuvent être utilisés pour produire de l'énergie piézo-électriques en céramique et des cristaux:.
Céramique
La céramique qui ont le potentiel de générer de l'énergie piézo-électrique sont constituées de cristaux perovskite. Chaque cristal de perovskite contient un petit ion métallique typiquement en titane ou le zirconium. Ce petit ion est généralement entouré d'un plus grand réseau d'ions généralement composés de baryum ou de plomb; ils contiennent aussi des ions d'oxygène. Ces céramiques sont préparées en combinant les ions métalliques nécessaires sous forme de poudre. Les poudres sont chauffées jusqu'à ce qu'elles créent une puissance constante et ensuite moulé dans la forme nécessaire. Au cours du processus de chauffage, la poudre forme un motif cristallin devient plus dense. Le chauffage de ces mélanges en poudre permet également la substance à devenir polarisée que le mouvement dipolaire a lieu. Lorsque la tension est appliquée dans le même sens ou à l'opposé de la polarisation de la céramique, l'énergie est créée.
Dur vs Céramique molle
Les céramiques sont soit dur ou mou dans la nature. céramiques souples contiennent généralement des couplages électromécaniques qui sont plus grandes que la normale. Ils possèdent également un grand diélectrique et des constantes piézoélectriques. En raison de leur composition délicate, les céramiques douces sont plus facilement détruites soit par la perte de leur polarisation ou leur structure. En conséquence, les céramiques douces ne peuvent pas gérer des niveaux élevés de consommation d'énergie et ne sont souvent pas adaptées à la production d'énergie de haut niveau.
Disques céramiques, d'autre part, agissent d'une manière opposée. Ils ont des points de fusion plus élevés et de plus petites constantes piézoélectriques. En raison de leur composition, céramiques dures sont souvent plus difficiles à polariser ou déconstruire. Elles sont idéales pour une utilisation avec des niveaux élevés d'entrée et de génération d'énergie.
Cristaux
Les cristaux peuvent également être utilisés pour produire de l'énergie piézo-électrique. Plusieurs types différents ont cette propriété, y compris le quartz, l'orthophosphate d'aluminium ou berlinite, orthophosphate de gallium et de la tourmaline. Les cristaux sont utilisés dans la création d'énergie piézoélectrique en étant placé sous une pression mécanique extrême. Par exemple, lorsqu'une pression est appliquée sur un cristal de quartz, la polarisation électrique se produit le long de la zone où la pression a été appliquée. Alors que le quartz et tourmaline peuvent se produire naturellement, à la fois l'orthophosphate d'aluminium et de l'orthophosphate de gallium doit être faite dans un laboratoire en ajoutant du phosphate de sodium à la matière de base.