Nuevas mezclas piezoeléctricas para la electrónica avanzada
Se ha demostrado que los materiales PZT convencionales resultan potencialmente insuficientes para cubrir las necesidades de las aplicaciones de actuadores modernos. Estos dispositivos son muy exigentes en cuanto a los coeficientes de acoplamiento electromecánico y piezoeléctrico, así como en lo que se refiere a la permitividad dieléctrica. Para resolver este problema, el proyecto PIRAMID investigó de forma exhaustiva diferentes soluciones sólidas ferroeléctricas de carácter relaxor y trató de mejorar sus propiedades. Adoptando nuevas técnicas de procesamiento del polvo, los investigadores utilizaron nuevos métodos para preparar los objetos de cerámica texturizados. Uno de los resultados más importantes del proyecto son las mezclas piezoeléctricas innovadoras, el sistema relaxor Pb[(Ni_1/3 Nb_2/3)_x Zr_y Ti_1-x-y ]O_3, comúnmente conocido como PNNZT. Esta novedad presenta un nivel alto de permitividad y acoplamiento, mientras que se han reducido las pérdidas mecánicas y dieléctricas mediante el dopado. El sistema PNNZT es ideal para aplicaciones que requieren una única combinación de propiedades PZT tradicionales blandas y duras. Por eso, su alta permitividad resulta adecuada para el ajuste de impedancia eléctrica, y su alta sensibilidad para un buen grado de eficiencia o relación señal/ruido. Además, el índice bajo de pérdidas dieléctricas y mecánicas que presenta hace que este material sea el candidato perfecto para las aplicaciones de alto rendimiento. Entre los campos de aplicación principales de los materiales PNNZT cabe citar los diagnósticos médicos, la acústica subacuática y los ultrasonidos de alta intensidad. El nuevo material ya se está comercializando con el número de clase Pz54. El proyecto PIRAMID estudió también las posibilidades de desarrollar materiales de bajo contenido en plomo y materiales sin plomo. Esto se consiguió sustituyendo el plomo por bismuto, menos tóxico, obteniendo de este modo composiciones más ecológicas que los PZT tradicionales. De esta manera, el nuevo sistema de la forma general de BiMe-PT constituye una solución sólida entre BiMeO3 y PbTiO3. Las mezclas BiMe-PT se han desarrollado de modo tal que el coste de los precursores se ha mantenido al mínimo para obtener mezclas baratas. Éstas presentan propiedades muy interesantes, como coeficientes piezoeléctricos muy altos, una permitividad relativa libre y un factor de acoplamiento de grosor. Una de las mezclas BiMe-PT presenta un punto Curie alto que está limitado por la temperatura de funcionamiento, que constituye un factor restrictivo para su explotación. No obstante, se prevé que el trabajo futuro con dopantes permita superar este inconveniente y se obtenga un nuevo relleno de material en el vacío existente entre los compuestos PZT y los Aurivillius (óxidos de doble capa).
