Cientistas que buscam materiais sem chumbo para uso em sensores, atuadores e motores ultrassônicos recentemente concentraram seus esforços em um tipo de cerâmica comumente referido como BCZT. Uma nova pesquisa de físicos da Universidade de Arkansas lança luz sobre como este material funciona, fornecendo insights que podem resultar no desenvolvimento de outros materiais sem chumbo.

A busca por uma alternativa sem chumbo que gere uma forte resposta piezoelétrica - a conversão de energia mecânica em energia elétrica, e vice-versa - à temperatura ambiente é, em parte, devido a restrições sobre substâncias perigosas em equipamentos elétricos e eletrônicos. BCZT, uma abreviatura do composto químico titanato de zirconato de bário e cálcio, tem se mostrado promissor, mas até agora os cientistas não compreenderam completamente o porquê.

"Em BCZT, um material sem chumbo, a resposta piezoelétrica foi medida como muito grande, enquanto a origem microscópica do efeito permaneceu uma questão de debate, "disse Yousra Nahas, pesquisador associado da U of A." Tornou-se importante desvendar a origem do efeito para melhor adequar as propriedades deste material aos desafios tecnológicos. "

Em um artigo publicado em 20 de junho na revista Nature Communications , Pesquisadores da U of A Nahas, Alireza Akbarzadeh, Sergei Prosandeev e Raymond Walter, junto com o distinto professor de física Laurent Bellaiche, criou um modelo de nível atômico do material BCZT para desvendar seus segredos piezoelétricos. Eles determinaram que sua resposta piezoelétrica se origina de uma estrutura que permite flutuações mais fáceis na polarização em uma janela de temperatura estreita em torno da temperatura ambiente.

Além de fornecer uma compreensão mais profunda de como funciona o BCZT, as descobertas podem apontar o caminho para a criação de outras substâncias piezoelétricas sem chumbo por meio da mistura de materiais com características desejáveis.