
【化】 ferroelectricity
铁电性(ferroelectricity)指某些晶体材料在无外加电场时具有自发极化特性,且极化方向可通过外部电场进行可逆翻转的物理现象。该术语源于与铁磁性的类比("ferro-"表示铁,但材料本身不一定含铁),其英文对应词"ferroelectricity"首次由美国物理学家Joseph Valasek于1921年提出。
从物理机制分析,铁电性产生于晶体结构的非中心对称性排列。当材料温度低于居里温度(Curie temperature)时,晶胞内正负电荷中心发生相对位移,形成稳定的电偶极矩有序排列。这种极化状态可通过电滞回线(P-E hysteresis loop)表征,其数学表达式为: $$ P = epsilon_0chi_e E + P_s $$ 其中$P_s$代表自发极化强度,$epsilon_0$为真空介导率,$chi_e$是电极化率。
典型铁电材料包括钛酸钡(BaTiO₃)和锆钛酸铅(PZT),这些钙钛矿型化合物因具有高介电常数而被广泛应用于多层陶瓷电容器。近年研究发现,聚合物铁电体如聚偏氟乙烯(PVDF)在柔性电子领域展现出独特优势。
该现象的应用价值主要体现在:
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义,铁电体必须满足三个必要条件:存在自发极化、极化方向具有双稳态、可观测到电滞现象。与铁磁材料的磁滞回线类似,电滞回线成为鉴别铁电性的核心实验依据。
铁电性(Ferroelectricity)是某些材料在特定条件下表现出的特殊物理性质,其核心特征是自发极化及极化方向可被外电场反转。以下是详细解释:
铁电性指材料内部存在自发极化现象,即晶体中正负电荷重心不重合,形成稳定的电偶极矩,且极化方向可通过外电场改变。这一特性使得铁电材料在无外电场时仍能保持极化状态,类似于铁磁材料的磁滞现象。
铁电材料在外加电场作用下的极化强度变化呈现非线性,形成闭合的电滞回线。具体表现为:
以上内容综合了权威来源(如搜狗百科、科研博客)的定义与实验特性,如需进一步了解电滞回线公式或具体材料案例,可参考相关文献。
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