La piroelettricità è un fenomeno scientifico che consente a materiali speciali di creare elettricità quando cambiano temperatura. Minerali e cristalli sono le sostanze più comuni per produrre questo effetto. Questi materiali sono comunemente usati per costruire sensori di temperatura, come i rilevatori a infrarossi passivi utilizzati nei sistemi di sicurezza.
La parola piroelettricità deriva dal termine greco “pyr”, che significa fuoco. La prima osservazione dell’effetto piroelettrico avvenne nel 314 a.C., quando l’antico filosofo e scienziato Teofrasto notò che i minerali di tormalina creano attrazione elettrica quando vengono riscaldati. Diversi scienziati hanno studiato questo fenomeno nel corso del XVIII secolo, ma è stato solo nel XIX secolo che i ricercatori ne hanno compreso appieno la causa.
Tutti i cristalli hanno proprietà elettriche, meccaniche e termiche. Queste tre proprietà sono in grado di interagire. Nei cristalli piezoelettrici, ad esempio, la forza fisica come piegare un minerale genererà elettricità. Allo stesso modo, la piroelettricità risulta dall’interazione delle proprietà termiche ed elettriche di un cristallo.
Quando un cristallo viene riscaldato o raffreddato, si formano cariche elettriche sui lati opposti del minerale. Queste cariche possono essere imbrigliate come corrente elettrica posizionando degli elettrodi sulle superfici dei cristalli. L’elettricità scorre in una direzione quando il calore aumenta e nella direzione opposta quando il calore diminuisce.
La quantità di elettricità prodotta dall’effetto piroelettrico in genere non è sufficiente per alimentare altri dispositivi. Ciò significa che la piroelettricità non è un metodo pratico di generazione di energia. Tuttavia, il piccolo segnale elettrico di un cristallo è molto utile nei sensori. I materiali piroelettrici possono essere combinati con altri dispositivi elettronici per indicare quando si è verificato un cambiamento di temperatura.
I rilevatori a infrarossi passivi sono un’applicazione comune dei segnali piroelettrici. Questi dispositivi sono noti anche come rilevatori di movimento e sono spesso collocati in case e aziende come parte di un sistema di sicurezza. Ogni rivelatore contiene una lente grandangolare e un cristallo piroelettrico. Quando una persona passa davanti al sensore, il calore del suo corpo fa sì che il cristallo generi piroelettricità e l’allarme venga attivato.
I sensori piroelettrici possono essere utilizzati per rilevare altre fonti di calore, come il fuoco. A differenza dei tradizionali rilevatori di fumo, un sensore che utilizza la piroelettricità è in grado di rilevare una fiamma reale anche se il fumo non è presente. Questi tipi di sensori sono utili in applicazioni come i riscaldatori a gas, dove possono rilevare se una fiamma pilota è stata correttamente accesa.
Una raccolta di questi sensori può essere combinata per rilevare le variazioni di temperatura su un’ampia area. Una serie di questi sensori può funzionare come una termocamera ed è in grado di mostrare le variazioni di temperatura causate da persone o veicoli. Questa tecnologia è spesso utilizzata dai militari e dalle forze dell’ordine come forma di visione notturna.