La piezoelettricità (dal greco πιέζειν, premere, comprimere) è la proprietà di alcuni materiali cristallini di polarizzarsi generando una differenza di potenziale quando sono soggetti a una deformazione meccanica (effetto piezoelettrico diretto)[1] e al tempo stesso di deformarsi in maniera elastica quando sono sottoposti ad una tensione elettrica (effetto piezoelettrico inverso o effetto Lippmann). Questo effetto piezoelettrico si manifesta solo lungo una determinata direzione e le deformazioni a esso associate sono dell’ordine del nanometro.
La scoperta dell’effetto piezoelettrico risale al 1880 per opera di Pierre Curie e Paul-Jacques Curie che scoprirono dapprima l’effetto piezoelettrico diretto nel quarzo e successivamente, seguendo l’ipotesi di Gabriel Lippmann, scoprirono l’effetto piezoelettrico inverso.
L’effetto piezoelettrico è presente in quasi tutti i materiali cristallini che sono privi di centro di simmetria. La struttura di tali cristalli è costituita da microscopici dipoli elettrici. In condizioni di quiete, questi dipoli elettrici sono disposti in maniera tale che le facce del cristallo abbiano tutte lo stesso potenziale elettrico. Quando viene applicata una forza dall’esterno, comprimendo il cristallo, la struttura del cristallo viene deformata e si perde la condizione di neutralità elettrica del materiale, per cui una faccia del cristallo risulta carica negativamente e la faccia opposta risulta carica positivamente. Nel caso in cui il cristallo venga sottoposto a trazione, il segno della carica elettrica di tali facce si inverte. Il cristallo si comporta dunque come un condensatore al quale è stata applicata una differenza di potenziale. Quindi se le due facce vengono collegate tramite un circuito esterno viene generata una corrente elettrica, detta corrente piezoelettrica. Al contrario, quando si applica una differenza di potenziale al cristallo, esso si espande o si contrae lungo un asse determinato provocando una vibrazione anche violenta. L’espansione volumetrica è facilmente pilotabile ed è strettamente dipendente dalla stimolazione elettrica.