熱釋電現象英文解釋翻譯、熱釋電現象的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 pyroelectric phenomena
分詞翻譯:
熱的英語翻譯:
ardent; caloric; craze; eager; fever; heat; hot; warm
【化】 heat
【醫】 calor; cauma; febris; fever; fievre; heat; hyperthermia; hyperthermy
phlegmasia; phlegmonosis; pyreto-; pyro-; therm-; thermo-
釋的英語翻譯:
dispel; explain; let go; release
電現象的英語翻譯:
【醫】 electric phenomenon
專業解析
熱釋電現象 (Pyroelectric Effect)
漢英術語對照:
- 熱釋電現象 (rè shì diàn xiàn xiàng):Pyroelectric Effect
- 熱釋電性 (rè shì diàn xìng):Pyroelectricity
- 自發極化 (zì fā jí huà):Spontaneous Polarization
- 溫度梯度 (wēn dù tī dù):Temperature Gradient
科學定義:
熱釋電現象是某些介電晶體(如鐵電體)因溫度變化((Delta T))導緻自發極化強度改變,從而在其表面産生瞬時電壓或電荷釋放的物理效應。該效應僅存在于不具備中心對稱結構的極性晶體中,且需滿足電極化方向存在非零分量。
物理機制:
- 自發極化基礎:熱釋電材料(如電氣石、铌酸锂)在居裡溫度以下存在固有電偶極矩,形成自發極化((P_s))。
- 溫度依賴性:當溫度變化時,晶格熱膨脹或原子位移導緻偶極矩強度變化((Delta P_s)),引發表面電荷重新分布。
- 電荷釋放:電荷變化量((Delta Q))與溫度變化率((dT/dt))成正比,即:
$$
I_p = p cdot A cdot frac{dT}{dt}
$$
其中 (I_p) 為熱釋電流,(p) 是熱釋電系數,(A) 為電極面積。
典型材料與特性:
材料 |
化學式 |
熱釋電系數 (μC·m⁻²·K⁻¹) |
應用領域 |
锆钛酸鉛 (PZT) |
Pb(Zr,Ti)O₃ |
350 |
紅外探測器、傳感器 |
钽酸锂 (LiTaO₃) |
LiTaO₃ |
230 |
非制冷紅外成像 |
氮化鋁 (AlN) |
AlN |
40 |
MEMS能量收集器件 |
應用場景:
- 紅外傳感:熱釋電紅外傳感器(PIR)通過檢測人體輻射的溫度變化觸發信號,廣泛用于安防系統與照明控制。
- 熱成像技術:非制冷型紅外焦平面陣列利用熱釋電材料實現室溫下熱輻射成像,降低設備成本。
- 能量收集:基于熱釋電效應的納米發電機可将環境廢熱轉化為電能,為微電子器件供能。
權威參考文獻:
- 《物理學報》:"鐵電體熱釋電效應的微觀機制與材料設計"(2020),詳細分析晶格動力學與極化調控。
- Kittel, C. 固體物理導論(第8版):闡述熱釋電性與晶體對稱性的關聯(Chapter 13)。
- IEEE Transactions on Ultrasonics:"Pyroelectric Materials for Infrared Detection: A Review"(2021),系統總結材料性能優化路徑。
引用來源:
- 《物理學報》,中國科學院物理研究所主辦,中文核心期刊。
- Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley, 8th Edition).
- IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control.
網絡擴展解釋
熱釋電現象是一種由溫度變化引發材料表面電荷變化的物理效應,主要存在于具有自發極化的晶體中。以下從定義、原理、應用等方面進行綜合解釋:
一、定義與核心機制
熱釋電現象指某些晶體材料在溫度變化時,因自發極化強度改變而在表面産生電荷的現象。其本質源于材料内部電偶極子的有序排列(自發極化),當溫度波動導緻晶格原子位置偏移時,極化狀态隨之改變,從而在材料兩端形成電勢差。
二、微觀原理與材料特性
- 自發極化前提
材料必須具備非中心對稱的晶體結構(如三方晶系的電氣石),且存在固有電矩。
- 溫度響應機制
溫度變化引起晶格熱膨脹或收縮,導緻正負電荷中心相對位移,改變極化強度$Delta P_s$。該過程可分為:
- 一級效應:直接由溫度變化引起的極化強度變化
- 二級效應:溫度變化導緻材料形變,再通過壓電效應産生電荷
三、應用領域
- 傳感器技術
用于紅外探測器、人體感應器等,通過微小溫度波動産生電信號。
- 環境催化
利用溫度波動驅動氧化還原反應,如降解有機污染物、水分解制氫。
- 材料研究
通過熱刺激電流(TSC)分析高分子材料的玻璃化轉變和多重運動轉變。
四、與其他效應的區别
- 熱電效應:由溫度梯度産生電勢,依賴載流子擴散(塞貝克效應)
- 壓電效應:由機械應力引發極化,無需溫度變化
五、當前挑戰
在催化固氮領域,因氮氣分子鍵能高(941 kJ/mol)且多數熱釋電材料缺乏有效吸附位點,尚未實現高效氨合成。
該現象最早發現于電氣石晶體(三方晶系),現常見于鐵電體、壓電陶瓷等材料。其數學表達式可簡化為:
$$
Delta Q = p cdot A cdot Delta T
$$
其中$p$為熱釋電系數,$A$為電極面積,$Delta T$為溫度變化量。
分類
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