Material Piezoelektrik

Piezoelektrik berasal dari bahasa Yunani yaitu piezo yang artinya tekanan dan elektrik yang berarti listrik. Bahan piezoelektrik adalah suatu bahan yang apabila diberi stress (tekanan) mekanik akan menghasilkan medan listrik sebaliknya apabila medan listrik diterapkan pada bahan piezoelektrik akan terjadi deformasi mekanik (perubahan dimensi bahan). Sifat yang reversibel ini membuat material piezoelektrik dapat berfungsi sebagai transduser dan aktuator (Sharma, 2006) serta menarik untuk dikembangkan.

efek Reversibel material piezoelektrik

Material piezoelektrik ditemukan pertama kali pada tahun 1880-an oleh Jacques dan Pierre Curie. Curie bersaudara memperlihatkan adanya muatan listrik ketika diberikan suatu tekanan pada beberapa material tertentu. Tetapi mereka tidak memprediksi adanya sifat kebalikan dari efek piezoelektrik tersebut.Efek yang sebaliknya secara matematis didapat dari buku “Fundamental Thermodynamic Principles” oleh Gabriel Lippmann pada tahun 1881. Curie bersaudara segera membenarkan adanya efek kabalikan itu , dan melanjutkan penelitian untuk memperoleh bukti kuantitatif bagaimana suatu material dapat bergetarkarena diberi muatan listrik.

Sifat reversibel yang dimiliki oleh piezoelektrik dapat dijelaskan sebagai berikut. Di dalam sebuah kristal piezoelektrik, muatan listrik positif dan muatan listrk negatif terpisah namun terdistribusi simetris sehingga kristal keseluruhan secara elektris bersifat netral. Ketika diterapkan stress (tekanan), maka distribusi muatan yang simetris akan terganggu sehingga muatan menjadi tidak simetris lagi, dan muatan yang tidak simetris inilah yang menimbulkan medan listrik

Sebaliknya, ketika medan listrik diterapkan pada material piezoelektrik akan terjadi deformasi mekanik yang menyebabkan material berubah dimensi (struktur kristalnya dari kubik menjadi tetragonal atau rhombohedral). Peristiwa ini dikarenakan pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi. Penyesuaian molekul inimengakibatkan material berubah dimensi.

Sifat reversibel dari material piezoelektrik dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi, antara lain sensor, aktuator, transduser dan peralatan elektronik lainnya.

Pada transduser, bahan piezoelektrik mengubah sinyal listrik menjadi getaran mekanik dan mengubah kembali getaran mekanik menjadi energi listrik. material piezoelektrik diposisikan sebagai elemen aktif transduser. Elemen aktif adalah inti dari transduser yang mengubah energi listrik menjadi energi suara dan sebaliknya.

Referensi :

Sharma, 2006, Studies on structural dielectric and Piezoelectric properties of doped Pct ceramics,Deemed University, Punjab