
【電】 electrostrictive effect
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
flex; stretch out and draw back
effect
【醫】 effect
電伸縮效應(Electrostriction)是指電介質材料在外加電場作用下産生與電場強度平方成正比的形變現象。其核心特征為: $$ Delta S{ij} = M{ijkl} E_k El $$ 其中 (Delta S{ij}) 為應變張量,(M_{ijkl}) 為電緻伸縮系數張量,(E_k) 和 (E_l) 為電場分量。該效應存在于所有電介質中,與材料是否具有非中心對稱結構無關,且形變方向與電場極性無關(即正反向電場産生相同形變)。
強電場引起電介質内部離子位移,導緻晶格參數改變。以钛酸鋇(BaTiO₃)為例,其立方相晶胞在電場下沿電場方向伸長,垂直方向收縮。
應變 (Delta L/L) 與電場平方 (E) 呈正比,區别于壓電效應的線性響應。典型系數範圍:(10^{-16} sim 10^{-14}text{m}/text{V})。
電緻伸縮系數隨溫度升高而增大,尤其在鐵電體居裡點附近顯著增強。
特征 | 電伸縮效應 | 壓電效應 |
---|---|---|
材料對稱性 | 所有電介質(包括中心對稱) | 僅非中心對稱晶體(如石英) |
電場響應 | 應變 ∝ (E) | 應變 ∝ (E) |
方向依賴性 | 形變與電場極性無關 | 反轉電場方向會反轉形變方向 |
電緻伸縮陶瓷(如PMN-PT)用于光學儀器微米級定位,響應速度達毫秒級。
利用電場控制反射鏡曲率,校正大氣擾動引起的像差(NASA望遠鏡已應用)。
高頻醫療超聲探頭(>20 MHz)通過電緻伸縮産生窄脈沖聲波。
電緻伸縮效應(Electrostriction)是指電介質材料在電場作用下發生彈性形變的現象。以下是其核心要點:
電緻伸縮效應表現為電介質在電場中因分子極化産生應變,且應變大小與電場強度的平方成正比,與電場方向無關。其原理可簡述為:
電緻伸縮效應在微機電系統(MEMS)和光學器件中有重要應用,例如光開關和自適應光學元件,通過電場精确調節材料形狀以優化性能。
如需更深入的技術細節或具體案例,可參考相關文獻或工程資料。
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