Elektriskais lauks polarizē jebkuru materiālu, inducējot dipola momentu. Lādiņu nobīdes no līdzsvara stāvokļa maina cietvielu mehāniskos izmērus – tiek izraisīts elektrospiediens. Tomēr, piemērojot mehānisku spēku uz šādiem materiāliem, nerodas dipolu moments, t.i., elektrospiediens nav apgriezta parādība. Ja mehāniskās deformācijas rada spriegums, efektu izraisa pastāvīgi dipola momenti, kuru pamatā ir struktūra bez centra simetrijas.
Dažas polāras molekulas formē kristālus, kuriem nav centru simetrijas. Ja šāds kristāls tiek mehāniski deformēts, veidojas spriegumu starpība starp kristāla divām plaknēm. Šis fenomens ir pazīstams kā tiešais pjezoelektriskais efekts. Savukārt, ja spriegums tiek piemērots šādam materiālam, kristāls deformējas apgriezto pjezoelektrisko efektu dēļ. Pjezoelektrisko efektu atklāja 1880.gadā brāļi Kirī ar dažiem asimetriskiem kristāliem, piemēram, kvarcu, turmalīnu un Rochelle sāli.
Medicīnā ultraskaņa pirmo reizi tika pielietota pēc tam, kad 1942.-1943.gadā Veiners un Salmons atklāja ferroelektrisko materiālu BaTiO3. Šim ferroelektriskajam materiālam piemīt pjezoelektriskās īpašības un to var izmantot, lai efektīvi radītu akustiskos viļņus virs 1MHz frekvences.
Ferroelektriskajiem materiāliem ir polārās molekulas, kas veido vietējos polarizācijas domēnus. Šo domēnu polarizāciju var pastāvīgi sakārtot vienā polarizācijas virzienā, materiālu karsējot virs Kirī temperatūras un pēc tam atdzesējot stipra elektriskā lauka iedarbībā. Šādam materiālam tagad ir pastāvīgs elektriskā dipola moments, kas saglabājas arī tad, kad lauks ir noņemts un materiāls atdzesēts.
Rochelle sālij un litija niobātam ir ferroelektriskās īpašības, bet īpaši spēcīgas ferro- un pjezoelektriskās īpašības ir atrastas arī dažām keramikām, piemēram, dažiem titanātiem un cirkonijiem. Šodien ferroelektriskās keramikas kompozītmateriāli no svina, cirkonija un titāna (PbZrTi) ir izkonkurējuši bārija titanātu (BaTiO3). Šie materiāli ir ļāvuši iegūt ultraskaņas vairāku MHz frekvenču diapazonā, un tādējādi atvēra jaunas iespējas medicīnas ultrasonogrāfijas jomā.…
