Título: A SIMETRIA NA ANÁLISE DA PIEZOELETRICIDADE

Título alternativo: The Symmetry in the analysis of piezoelectricity

Autoria de: Richard Arantes da Paixão

Orientação de: Ulisses Azevedo Leitao

Presidente da banca: Ulisses Azevedo Leitão

Primeiro membro da banca: Iraziet da Cunha Charret

Segundo membro da banca: Helena Libardi

Palavras-chaves: Classes Piezoelétricas, Grupos de Pontos, Grupos de Curie, Cristais, Ensino de Física

Data da defesa: 03/12/2019

Semestre letivo da defesa: 2019-2

Data da versão final: 17/12/2019

Data da publicação: 17/12/2019

Referência: Paixão, R. A. d. A SIMETRIA NA ANÁLISE DA PIEZOELETRICIDADE. 2019. 75 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física Licenciatura Plena)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.

Resumo: O presente estudo baseia-se na interpretação do Efeito Piezoelétrico a partir da análise de Simetria de Grupos de Pontos. Demonstra-se como as exigências de Simetria impõem restrições à existência de termos não-nulos dos tensores que descrevem as propriedades dos materiais cristalinos. Materiais piezoelétricos, quando submetidos a tensões mecânicas, tornam-se eletricamente polarizados. De forma recíproca, eles também apresentam o efeito inverso, uma deformação mecânica quando submetidos a um campo elétrico. Neste trabalho, apresenta-se um estudo acerca da Simetria, analisa-se as Operações de Simetria relacionadas aos Grupos de Pontos, destacando-se as 21 Classes Piezoelétricas e 11 não-Piezoelétricas. A descrição matemática envolve o detalhamento dos operadores matemáticos como tensor piezoelétrico e seu recíproco, tensores de deformação e tensores de tensão, e sua relação com as operações de Simetria das Classes Piezoelétricas. A análise foi aplicada aos casos concretos dos materiais piezoelétricos Titanato de Bário e Quartzo, visando compreender as condições de Simetria do Efeito Piezoelétrico nestes sistemas. O estudo empreendido evidencia a importância da Simetria Cristalográfica na descrição de propriedades físicas dos materiais em especial, as restrições de Simetria para o aparecimento da piezoeletricidade nos cristais. Acredita-se que o estudo possa contribuir para projetos futuros, no que diz respeito à inserção dessa temática no Ensino Médio, possibilitando assim, a compreensão de aspectos tecnológicos cada vez mais presentes na vida cotidiana, devido a dispositivos baseados na Física da Matéria Condensada. Palavras chavesClasses Piezoelétricas, Grupos de Pontos, Cristais, Ensino de Física.

Abstract: The present study is based on the interpretation of the Piezoelectric Effect from the Point Group Symmetry analysis. It demonstrates how the symmetry requirements impose restrictions on the existence of non-null tensor terms describing the properties of crystalline materials. Piezoelectric materials, when subjected to mechanical stresses, become electrically polarized. Conversely, they also have the reverse effect, a mechanical deformation when subjected to an electric field. In this paper, we present a study about Symmetry, we analyze the Symmetry Operations related to Point Groups, highlighting the 21 Piezoelectric and 11 non-Piezoelectric Classes. The mathematical description involves the detail of the mathematical operators such as piezoelectric tensor and its reciprocal, strain tensors and stress tensors, and their relation to the symmetry operations of the piezoelectric classes. The analysis was applied to the concrete cases of Barium and Quartz Titanate piezoelectric materials, aiming to understand the Piezoelectric Effect Symmetry conditions in these systems. The study underlines the importance of crystallographic symmetry in the description of physical properties of materials in particular, the symmetry constraints for the appearance of piezoelectricity in the crystals. It is believed that the study may contribute to future projects regarding the insertion of this theme in High School, thus enabling the understanding of technological aspects increasingly present in everyday life, due to devices based on Condensed Matter Physics.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
fisica/20192201410523

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/44789

Curso: G018 - FÍSICA (LICENCIATURA PLENA)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Richard Arantes da Paixão e Universidade Federal de Lavras

Baixar arquivo