Piezoeletricidade

Piezoeletricidade

Regiane Ragi

2Fonte: http://www.engenhariae.com.br/colunas/piezoeletricidade/

Todas as luzes e os sons de uma balada gastam uma quantia considerável de eletricidade.

Fonte: http://www.engenhariae.com.br/colunas/piezoeletricidade/

Pensando nisso, o dono de um Bar em Londres, refez o chão da pista de dança de seu estabelecimento e o revestiu com placas que, ao serem pressionadas pelos freqüentadores do lugar, produzem corrente elétrica.

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Essa energia é então usada para ajudar na energia elétrica para abastecer o estabelecimento.

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O dono do lugar diz que a eletricidade produzida pela pista modificada supre 60% da necessidade energética do lugar.

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Você já imaginou como seria caminhar em uma rua e contribuir para a geração de energia da mesma?

http://www.ecochunk.com/7692/2013/09/07/the-big-question-will-piezoelectricity-ever-become-a-viable-source-of-electricity /

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Ou estar numa balada e boa parte de toda aquela energia utilizada, estar sendo gerada por você e por todos que ali se divertem?

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E carregar seu celular pressionando a tela?

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Tudo isso é possível graças à capacidade que alguns cristais têm de gerar energia em reposta a pressões mecânicas.

Este é o chamado efeito piezoelétrico.

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Uma aplicação desse fenômeno pizoelétrico é utilizar a tecnologia para gerar parte da energia consumida pelos estabelecimentos.

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E, como no caso do Bar em Londres, a pizoeletricidade é responsável pelo abastecimento de 60% da energia da ‘casa’.

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E para melhorar, alguns pesquisadores já conseguiram mostrar que é possível fabricar filmes finos piezoelétricos, ou seja, assim como acontece com os filmes finos utilizados em inúmeras aplicações para geração de energia elétrica a partir do sol,

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a piezoeletricidade poderá estar em diversos lugares, como na sola do seu sapato, ou na tela do seu smartphone e quando você precisar carrega-lo você não precisará encontrar uma tomada disponível – basta pressionar a tela, ou usar a energia, armazenada em baterias, que seus sapatos geraram e vão gerar.

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As aplicações são infinitas e inúmeros pesquisadores no mundo trabalham para que esta forma alternativa de energia torne-se uma realidade no cotidiano da sociedade.

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Alguns pesquisadores trabalham com a idéia de utilizar nanomateriais piezoelétricos, mas devido à complexidade de suas aplicações no mundo real, a utilização de filmes finos piezoelétricos, é a solução mais próxima à viabilidade da aplicação desta tecnologia.

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Assim como todas as fontes alternativas de geração de energia, no início de suas atividades – embora as primeiras demonstrações de materiais piezoeletrétricos tenham sido feitas ainda no século 19 -, esta fonte ainda é nova e por isso, ainda é economicamente inviável para a maioria de suas aplicações.

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Todavia, graças aos esforços de países como Japão, Índia, China, Rússia, Austrália e Estados Unidos da América, essa realidade não deve perdurar e em alguns anos já poderemos ter acessos à essas tecnologias.

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O efeito pizoelétrico se constitui num método de conversão direta de energia mecânica em energia elétrica.

Certos cristais, como o sal de Rochelle e o quartzo, têm a propriedade de gerar uma tensão elétrica, quando comprimidos.

O cristal comprimido produz uma tensão elétrica.

Cristal piezoelétrico

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A tensão gerada, de mais ou menos alguns volts, depende do grau de compressão.

Chama-se a isso de piezoeletricidade.

O cristal comprimido produz uma tensão elétrica.

Cristal piezoelétrico

20http://parquedaciencia.blogspot.com.br/2013/08/a-piezoeletricidade-no-cotidiano.html

A palavra piezo é de origem grega e significa pressionar, torcer.

Logo, Piezoeletricidade é uma forma de gerar energia elétrica através de uma pressão exercida sobre alguns materiais, chamados de piezoelétricos.

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Descoberta pelos irmãos Pierre e Jacques Currie, na França, há aproximadamente 130 anos, a piezoeletricidade é usada em aplicações comerciais, como sensores acústicos, isqueiros, câmeras fotográficas, microscópios e relógios de quartzo.

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O cristal de sal de Rochelle, por exemplo, é muitas vezes empregado no fonocaptor do toca-discos.

Ele converte os sulcos do disco em tensão elétrica variável.

A agulha do fonógrafo é mantida firme junto ao cristal; ao passar pelos sulcos do disco a agulha vibra, de ponta a ponta, de acordo com as variações de profundidade dos sulcos.

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Estas variações são transmitidas ao cristal sob a forma de variações de pressão.

Em conseqüência, o cristal gera uma tensão variável a qual produz som, quando amplificada e dirigida a um alto-falante.

Muitos acendedores de fogão e isqueiros funcionam na base da piezoeletricidade.


No final do século 19, Charles Coulomb e Henri Becquerel descobriram que alguns materiais demonstravam comportamento elétrico ao serem aquecidos, sendo este efeito denominado Piroeletricidade.


Os dois cientistas sugeriram então, a possibilidade de gerar energia elétrica em outros materiais e métodos e, dentre eles, através de deformações mecânicas.


Em 1880, os irmãos Pierre e Jacques Currie descobrem que, ao pressionar alguns materiais fazendo-os deformar, estes geram uma tensão elétrica, comprovando assim a piezoeletricidade.

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Na natureza encontramos alguns cristais que possuem este comportamento, tais como a Turmalina, o Sal de Rochelle e o Quartzo (figura acima, da esquerda para a direita).

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Apesar de encontrarmos estes elementos na natureza, é possível também, produzir materiais que terão o mesmo comportamento: as cerâmicas piezoelétricas.

Uma das vantagens na fabricação destas cerâmicas é a variedade de formas e tamanhos possíveis, conforme visto na figura a seguir:

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Para conseguir o efeito piezoelétrico, elas devem ser feitas com uma estrutura cúbica denominada Perovskita, que possui uma configuração genérica ABO3, onde A corresponde a cátions divalentes (Pb2+, Ba2+, Ca2+...), B a cátions divalentes, trivalentes, tetravalentes ou pentavalentes (Nb5+, Mg2+, Ti4+, Zr4+, La3+...) e O é o oxigênio. Esta estrutura pode ser vista na figura a seguir:

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Podemos citar como exemplos destes materiais o Titanato de Bário (BaTiO3) e o Titanato Zirconato de Chumbo (Pb(Zr,Ti)O3- PZT).

A energia elétrica é gerada ao pressionar a cerâmica, fazendo a estrutura cúbica adquirir diferentes formas:

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Esta deformação faz surgir uma polarização no material, gerando assim uma diferença de potencial:

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Este efeito é utilizado em diversos equipamentos como o microfone, o acendedor de fogão (tipo magiclick), balanças eletrônicas, guitarras elétricas, entre outros.

Em todos estes casos, a energia mecânica é convertida em energia elétrica através do efeito piezoelétrico.

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Ele também pode ser usado na geração de energia elétrica em maior escala.

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Um exemplo disto é a casa noturna em Londres que já citamos no início desta apresentação, e que utiliza a piezoeletricidade para alimentar os equipamentos eletrônicos durante as noites.

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Para isso, cerâmicas piezoelétricas são colocadas nas pistas de dança, assim, quando as pessoas estão dançando estes materiais são pressionados pelos seus pés, gerando então a energia elétrica necessária.

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Com a vibração e pressão dos pedestres e carros, a eletricidade é gerada no local, podendo alimentar postes de iluminação, semáforos, câmeras e outros dispositivos eletrônicos da região.

Uma ideia perfeita para solucionar o problema de energia de grandes metrópoles.

http://www.techtudo.com.br/artigos/noticia/2011/03/conceito-uma-calcada-que-transforma-passos-de-pedestres-em-energia.html

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Um piso sustentável capaz de gerar energia elétrica à medida em que um veículo se locomovesse sobre ele.

http://www.motorpasion.com.br/meio-ambiente/entenda-como-funciona-o-asfalto-sustentavel

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O mecanismo é simples: uma placa cerâmica responde a impulsos mecânicos gerando pulsos elétricos.


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Desta forma, este material, incluso no composto do asfalto ou piso em questão, seria capaz de transformar a energia cinética do veículo, transmitida pelas rodas, em energia elétrica captada pelo material no piso.


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Quanto maior a massa sobre os sensores piezoelétricos, maior a energia emitida por eles.

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Em um futuro muito próximo, esta tecnologia poderá já estar amplamente disponível e ter também outras aplicações, como, por exemplo:

Carregador de celular por toque: Não sendo necessário encontrar uma tomada assim que a bateria do seu celular acabar. Com cerâmicas piezoelétricas instaladas em celulares, bastará pressionar a tela do aparelho para que sua bateria seja recarregada;

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Vestuário carregador de bateria: Instalando estas cerâmicas em roupas ou em solas de calçados, ao se movimentar podemos gerar a energia elétrica necessária para carregar aparelhos de celular;

Marca-passo alimentado pela respiração: Algumas pessoas utilizam este equipamento para regular os batimentos cardíacos.

Neste caso, o movimento dos pulmões causados pela respiração do paciente poderá fornecer a energia elétrica necessária para a alimentação do aparelho.

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Estações de metrô, shoppings centers e todos aglomerados humanos poderiam utilizar pisos especiais que transformassem os passos dos frequentadores em energia elétrica para serem utilizadas para diversas finalidades necessárias para se diminuir o consumo de energia.

Outro seria dentro do próprio automóvel, onde este material poderia ser aplicado em conjunto com amortecedores e outras peças móveis para poupar o motor do veículo, atualmente responsável pela geração de energia do sistema elétrico, que lhe rouba alguns cavalos.

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http://www.youtube.com/watch?v=asFZS84lfn0

Vídeo

http://www.youtube.com/watch?v=asFZS84lfn0

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