
【電】 ferroelectric
鐵電(Ferroelectric)是材料科學中的重要概念,指晶體材料在特定溫度下具有自發極化特性,且極化方向可通過外部電場反轉的現象。以下從物理特性、應用領域及學術定義三方面展開解釋:
物理特性與定義
鐵電材料的核心特征為自發極化 和電滞回線(Hysteresis Loop)。其極化強度與電場呈非線性關系,形成閉合回線,區别于普通介電材料。鐵電性僅在低于居裡溫度(Curie Temperature)時存在,此時晶體結構呈現非中心對稱性,例如鈣钛礦結構的钛酸鋇(BaTiO₃)。該特性由J. Valasek于1921年首次在羅謝爾鹽中發現,奠定了現代鐵電理論的基礎。
主要應用領域
學術定義延伸
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将鐵電性定義為“存在雙穩态極化狀态,且可通過電場切換”的材料行為。該定義排除了僅具有極性結構的 pyroelectrics(熱電材料),強調可逆極化特性。常見鐵電材料還包括锆钛酸鉛(PZT)和聚偏氟乙烯(PVDF)等。
參考文獻
鐵電(Ferroelectricity)是描述某些材料在特定條件下具有自發極化且極化方向可被外電場調控的物理現象。以下從定義、特性、分類及應用等方面進行詳細解釋:
自發極化
鐵電材料在無外電場時,其晶體内部的正負電荷重心不重合,形成穩定的電偶極矩排列,産生宏觀極化現象。這一特性與普通電介質需依賴外電場維持極化不同。
電滞回線
極化強度(P)與外電場(E)的關系呈現閉合回線,稱為電滞回線,是鐵電材料的标志性特征。其關鍵參數包括:
居裡溫度
當溫度超過臨界值(居裡點),鐵電材料會轉變為順電相,自發極化消失。
電疇結構
鐵電體由多個電疇(極化方向一緻的小區域)組成,相鄰電疇的極化方向不同。外電場可使電疇重新定向,實現整體極化反轉。
主要類型
根據晶體結構可分為兩類:
電子器件
光學與能源
鐵電現象源于材料晶體結構的特殊對稱性破缺,其獨特極化特性在信息存儲、傳感等領域有重要應用。典型材料包括钛酸鋇、磷酸二氫鉀等,研究需重點關注居裡溫度、電疇動力學等參數。
報剝脫性狼瘡苄基乙酰苯瘭疽博恩氏上皮珠側面性眩暈穿晶斷裂道德危機等方性的多節多水高嶺土光譜放大器光通信管路配置黃楊定甲基巴比土酸劑量測定競争能力抗淋性坎農氏環礦區呂伊氏分隔采尿器匿名類型強制執行的程式嵌入物瑞典綠善用左手的收益表帳戶調聚體脫酸