Pada saat keadaan normal (sebelum ditekan), muatan pada material piezoelektrik seimbang. Ketika tekanan diberikan terjadi pergeseran muatan dimana muatan negatifnya akan menuju anoda dan muatan positifnya akan menuju katoda sehingga menghasilkan tegangan listrik. Reverse piezoelectric effect adalah ketika material piezoelektrik dialiri arus listrik sehingga terjadi perubahan dimensi dan menghasilkan tekanan.
Material piezolektrik terbagi dua yaitu alami dan sintetis. Material piezoelektrik yang alami adalah Kuarsa (SiO2), Berlinite (AlPO4), Turmalin dan garam Rossel. Sedangkan Barium Titanate (BaTiO3), Timbal Zirconium Titanate (PZT) dan Timbal Titanate (PBTiO3) merupakan material piezoelektrik buatan yang berbahan keramik. Material PZT merupakan material yang paling banyak digunakan tetapi karena adanya unsur timbal pada material PZT yang bersifat racun, mendorong dikembangkannya material baru yang lebih aman bagi manusia dan lingkungan. Polyvinylidene Fluoride (PVdF) merupakan material piezoelektrik yang terbuat dari polimer. Material tersebut memiliki nilai konstanta piezoelektrik yang tinggi (rentang nilai konstanta piezoelektrik 1 – 100 pico Coulomb/Newton), tahan terhadap tekanan yang tinggi karena kelenturannya sehingga mudah dibentuk sesuai ukuran dan bentuk, lebih aman serta ringan karena berat jenisnya rendah.
Aplikasi material piezoelektrik yang sudah banyak digunakan adalah sebagai transduser yang salah satunya digunakan di dalam perangkat mikrofon untuk mengubah energi suara menjadi energi listrik. Material piezoelektrik pun berpotensi besar sebagai penghasil listrik dari peristiwa jatuhnya air hujan. Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki curah hujan yang tinggi sekitar 2.000 – 3.000 mm/tahun[3]. Namun kondisi curah hujan pada masing-masing wilayah berbeda. Hujan adalah jatuhnya hidrometeor yang berupa partikel-partikel air berdiameter 0,5 mm atau lebih. Air hujan dapat diukur berdasarkan volume air hujan per satuan luas. Jika curah hujan sebesar 1 mm maka ukuran itu setara dengan 1 liter/m2. Proses jatuhnya air hujan menghasilkan energi potensial yang dapat menekan material piezoelektrik sehingga menghasilkan listrik. Video dibawah ini merupakan percobaan pemanfaatan air hujan menjadi listrik menggunakan material piezoelektrik.
Selain itu, para ilmuwan telah melakukan terobosan baru dengan memanfaatkan material piezoelektrik di dalam sepatu. Perangkat-perangkat yang berada di dalam sepatu adalah piezoelektrik transduser, sirkuit dan baterai. Ketika berjalan atau berlari, kaki menekan material piezoelektrik yang akan menghasilkan listrik. Lalu, Listrik akan disimpan di baterai yang dapat digunakan untuk mengisi ulang baterai handphone atau gadget lainnya.
Sumber:
[1] Sukariono, Joko. 2015. Material Cerdas Piezoelektrik. Universitas Negeri Surabaya
[2] OR, Siu Wing. Overview Of Smart Material Technology. The Hongkong Polytechnic University.http://resources.edb.hkedcity.net/physics/articleIE/smartmaterials/SmartMaterials_e.htm (diakses 20 November 2017)
[3] S, Sri Maulidani, Nasrul Ihsan, dan Sulistiawaty. 2015. Analisis Pola dan Intensitas Curah Hujan Berdasarkan Data Observasi dan Satelit Tropical Rainfall Measuring Missions (TRMM) 3B42 V7 di Makassar. Universitas Negeri Makassar
[4] Aggarwal, Mayank. 2015. Piezoelectricity : Press to Power. Piezoelectricity: press to power | Mint (diakses 20 November 2017)