Center Smart Materials and Adaptive Systems CeSMACeSMA hat eine Vielzahl von piezokeramischen Nanopartikeln entwickelt. Ähnlich wie piezokeramische Bulkmaterialien oder Schichten sind piezokeramische Partikel ferroelektrische Materialien, die unter Druck Ladungen erzeugen.
CeSMA konzentrierte sich dabei auf Partikel mit einem Durchmesser von 100 - 500 nm. Diese Partikelgröße berücksichtigt, dass Partikel mit einer Größe von mehr als 100 nm weniger kritisch sind als kleinere Partikel. Außerdem ensteht aufgrund des großen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisses eine Anzahl von oberflächeionduzierten Störungen, die das piezoelektrische Verhalten verschlechtern können. Obwohl bleihaltige Partikel als Hochleistungs-Referenzmaterial synthetisiert wurden, werden auch bleifreie Zusammensetzungen entwickelt.
Die piezokeramischen Partikel können in passive oder funktionelle Matrizen integriert werden, und die resultierenden Komposite können als Schichten mit Schichtdicken bis zu 5 - 50 µm aufgetragen werden. Die Matrizen erlauben es, alternative Niedertemperatur-Prozesstechnologien zu nutzen, im Gegensatz zur Herstellung von piezokeramischen Schichten, die bei Temperaturen > 400 °C gesintert werden müssen.
Anstelle von passiven Matrizen (z. B. Elastomere) können auch piezokeramische Nanopartikel in Piezopolymere integriert werden. In diesem Fall ist es möglich, die Querempfindlichkeit zwischen pyroelektrischem (thermisch erzeugte Ladungen) und piezoelektrischem (durch mechanische Kräfte erzeugte Ladungen) Verhalten durch eine geeignete Polungstechnik zu reduzieren.