يُعدّ اختيار المادة أمرًا بالغ الأهمية لأداء المستشعر الكهروحراري. يجب أن تُظهر المادة تأثيرًا كهروحراريًا قويًا (معامل كهروحراري كبير)، ومن الأفضل أن تتمتع بخصائص أخرى مواتية مثل ثابت عزل كهربائي منخفض، وسعة حرارية نوعية منخفضة، وثبات حراري عالٍ. تُستخدم أنواع عديدة من المواد بشكل شائع:
- البلورات المفردة:
- تانتالات الليثيوم (LiTaO3): يُعدّ هذا المركب من أكثر المواد استخدامًا نظرًا لمعامله الكهروحراري العالي، ودرجة حرارة كوري المرتفعة (أي أنه يحتفظ بخصائصه الكهروحرارية حتى درجات حرارة عالية تتجاوز 600 درجة مئوية)، واستقراره الكيميائي، وتكلفته المنخفضة نسبيًا مقارنةً بالبلورات الأحادية الأخرى. وهو شائع الاستخدام في مستشعرات الأشعة تحت الحمراء السلبية عالية الأداء.
- كبريتات ثلاثي الغليسين (TGS): يتميز بمعامل كهروحراري مرتفع للغاية، خاصةً بالقرب من درجة حرارة كوري (حوالي 49 درجة مئوية). ومع ذلك، فإن انخفاض درجة حرارة كوري، وذوبانه في الماء، وهشاشته الميكانيكية تحد من استخدامه في تطبيقات مخبرية أو متخصصة محددة، وغالبًا ما تتطلب تثبيت درجة الحرارة.
- سيراميك:
- تيتانات زركونات الرصاص (PZT) المتغيرات: هذه خزفيات كهروإجهادية تنتمي إلى عائلة البيروفسكايت. يمكن تعديل خصائصها من خلال ضبط تركيبها (نسبة الزركونيوم إلى التيتانيوم) وإضافة مواد محسّنة (مثل اللانثانوم - PLZT، أو اليورانيوم). تتميز خزفيات PZT بمعاملات كهروحرارية جيدة، ويمكن تشكيلها بأشكال متنوعة، كما أنها اقتصادية نسبيًا عند إنتاجها بكميات كبيرة. وهي شائعة الاستخدام في العديد من مستشعرات الأشعة تحت الحمراء السلبية التجارية.
- كما يتم استخدام أنواع أخرى من السيراميك مثل مشتقات تيتانات الرصاص (PT) أو مشتقات جرمانات الرصاص (PGO).
- البوليمرات:
- بولي فينيلدين فلوريد (PVDF) وبوليمراتها المشتركة (مثل P(VDF-TrFE)): هذه أغشية بوليمرية مرنة وخفيفة الوزن وغير مكلفة نسبيًا، ويمكن تحويلها إلى أغشية كهروحرارية من خلال عمليات التمديد والاستقطاب. ورغم أن معاملاتها الكهروحرارية أقل عمومًا من معاملات البلورات أو السيراميك، إلا أن مرونتها الميكانيكية، وانخفاض موصليتها الحرارية (مما يؤدي إلى عزل حراري أفضل)، وإمكانية تصنيعها على مساحات واسعة، تجعلها مناسبة لتطبيقات محددة مثل أجهزة الاستشعار اللمسية، والميكروفونات المائية، أو أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء منخفضة التكلفة.
يعتمد الاختيار على متطلبات التطبيق المحددة، مع مراعاة عوامل مثل الحساسية، ونطاق درجة حرارة التشغيل، والتكلفة، والمتانة، واستجابة التردد المطلوبة.