L'utilisation d'un champ électrique alternatif plutôt que continu peut améliorer la réponse piézoélectrique d'un cristal. Maintenant, une équipe internationale de chercheurs affirme que les cycles de champs AC rendent également les domaines cristallins internes de certains matériaux plus grands et le cristal transparent.

« Il a été rapporté que l'utilisation de champs alternatifs pourrait améliorer considérablement les réponses piézoélectriques, par exemple de 20 % à 40 %, par rapport aux champs continus et les améliorations ont toujours été attribuées aux plus petites tailles de domaines ferroélectriques internes résultant des cycles de champs AC, " dit Long-Qing Chen, Professeur Hamer de science et génie des matériaux, professeur de sciences de l'ingénieur et de mécanique, et professeur de mathématiques à Penn State. « Il y a environ trois ans, Dr Fei Li, puis chercheur associé au Materials Research Institute de Penn State, largement confirmé l'amélioration des performances piézoélectriques grâce à l'application de champs alternatifs. Cependant, il n'était pas clair du tout comment les domaines ferroélectriques internes ont évolué pendant les cycles AC.

"Notre groupe fait principalement de la modélisation informatique, et il y a plus d'un an, nous avons commencé à étudier ce qui arrive aux structures internes du domaine si nous appliquons des champs alternatifs à un cristal piézoélectrique ferroélectrique. Nous sommes très curieux de savoir comment les structures de domaine évoluent au cours des cycles AC. Nos simulations informatiques et nos calculs théoriques ont montré une réponse piézoélectrique améliorée, mais nos simulations ont également démontré que les tailles des domaines ferroélectriques devenaient en fait plus grandes pendant les cycles AC plutôt que plus petites comme indiqué dans la littérature. »

Les matériaux piézoélectriques génèrent des charges électriques lorsqu'une force mécanique est appliquée et se déforment ou changent de forme lorsqu'un champ électrique est appliqué. Les chercheurs ont étudié le niobate de plomb et le titanate de plomb (PMN-PT), un matériau piézoélectrique disponible dans le commerce. Les résultats des calculs étaient inattendus car la plupart des membres de la communauté piézoélectrique pensent que plus les domaines sont petits, plus la réponse piézoélectrique est élevée.