La diferencia clave entre la magnetoestricción y el efecto piezoeléctrico es que el efecto piezoeléctrico puede provocar la conversión directa de energía eléctrica en energía mecánica, mientras que el efecto piezoeléctrico puede convertir la energía de un campo magnético en energía mecánica.
La magnetoestricción es una propiedad de los materiales magnéticos que puede hacer que estos materiales cambien de forma o dimensión durante el proceso de magnetización. Piezoeléctrico se refiere a la propiedad de ciertos materiales sólidos que pueden acumular la carga eléctrica tras la aplicación de tensión mecánica.
¿Qué es la magnetoestricción?
La magnetoestricción es una propiedad de los materiales magnéticos que puede hacer que estos materiales cambien de forma o dimensión durante el proceso de magnetización. Por lo general, la magnetización de un material tiene variaciones, que ocurren debido al campo magnético aplicado que cambia la tensión de magnetoestricción hasta que se alcanza el valor de saturación.
Figura 01: un transductor compuesto de materiales magnetoestrictivos
El efecto de la magnetoestricción provoca la pérdida de energía que se produce debido al calentamiento por fricción en los núcleos ferromagnéticos susceptibles. Además, este efecto es responsable del zumbido de tono bajo que proviene de los transformadores. Esto se debe a que las corrientes alternas oscilantes tienden a producir un campo magnético cambiante.
Típicamente, un material magnético tiene áreas llamadas dominios, cada uno con una magnetización uniforme. Si aplicamos un campo magnético, los límites entre los dominios tienden a cambiar mientras los dominios rotan. Estos dos efectos pueden provocar un cambio en las dimensiones del material.
¿Qué es el efecto piezoeléctrico?
Piezoeléctrico se refiere a la propiedad de ciertos materiales sólidos que pueden acumular carga eléctrica tras la aplicación de tensión mecánica. En otras palabras, se refiere a la electricidad resultante de la presión y el calor latente. Este término se originó del griego, donde piezin significa apretar o presionar y elektron significa ámbar (una de las primeras fuentes de carga eléctrica). Esta propiedad se denomina piezoelectricidad, y los materiales que muestran esta propiedad incluyen cristales, ciertas cerámicas y materia biológica como huesos, ADN y varias proteínas.
Figura 02: Una balanza piezoeléctrica
Típicamente, el efecto piezoeléctrico puede conducir a la interacción electromecánica lineal entre los estados mecánico y eléctrico en materiales cristalinos que no tienen simetría de inversión. Además, este efecto es reversible ya que los materiales que pueden mostrar el efecto piezoeléctrico también pueden mostrar el efecto inverso (es la generación de una tensión mecánica que proviene de un campo eléctrico aplicado).
La naturaleza del efecto piezoeléctrico es muy similar a la del momento dipolar eléctrico en los sólidos. Podemos calcular fácilmente la densidad o polarización del dipolo sumando los momentos dipolares por volumen de la celda unitaria cristalográfica. Por lo general, los dipolos vecinos tienden a alinearse en regiones conocidas como dominios de Weiss. Este proceso de alineación se denomina polarización, donde se aplica un fuerte campo eléctrico a través de los materiales a temperaturas elevadas. Sin embargo, todos los materiales piezoeléctricos no pueden polarizarse.
¿Cuál es la diferencia entre la magnetoestricción y el efecto piezoeléctrico?
La magnetoestricción y el efecto piezoeléctrico son conceptos químicos importantes. La diferencia clave entre la magnetoestricción y el efecto piezoeléctrico es que el efecto piezoeléctrico puede provocar la conversión directa de energía eléctrica en energía mecánica, mientras que el efecto piezoeléctrico puede convertir la energía de un campo magnético en energía mecánica.
La siguiente infografía presenta las diferencias entre la magnetoestricción y el efecto piezoeléctrico en forma tabular para una comparación lado a lado.
Resumen: magnetoestricción frente a efecto piezoeléctrico
La magnetoestricción es una propiedad de los materiales magnéticos que puede hacer que estos materiales cambien de forma o dimensión durante el proceso de magnetización. Piezoeléctrico se refiere a la propiedad de ciertos materiales sólidos donde estos materiales pueden acumular la carga eléctrica sobre la aplicación de tensión mecánica. La diferencia clave entre la magnetoestricción y el efecto piezoeléctrico es que el efecto piezoeléctrico puede provocar la conversión directa de energía eléctrica en energía mecánica, mientras que el efecto piezoeléctrico puede convertir la energía de un campo magnético en energía mecánica.
