ფეროელექტრული მასალები: რა არიან?

რა არის ფეროელექტრული მასალები?

ფეროელექტრული მასალები არიან მასალები, რომლებიც გამოიხატავენ ფეროელექტრულობას. ფეროელექტრულობა არის მასალის შესაძლებლობა სპონტანური ელექტრული პოლარიზაციის მქონე იყოს. ეს პოლარიზაცია შეიძლება შეიცვალოს გარე ელექტრული ველის გამოყენებით საწინააღმდეგო მიმართულებით (ქვემოთ ნაჩვენები ფიგურა 1). ფეროელექტრულობა (და შესაბამისად ფეროელექტრული მასალები) დაიღებია როჩელის სოლით ვალასეკის მიერ 1921 წელს.

ფეროელექტრული მასალის პოლარიზაციის შეცვლა გარე ელექტრული ველის გამოყენებით ეწოდება "swithcing-ს" (შეცვლა).

ფეროელექტრული მასალები შეიძლება დაინახონ პოლარიზაცია დარჩენილი კიდევ ელექტრული ველის არადარჩენის შემდეგ. ფეროელექტრული მასალები არიან მსგავსი ფერომაგნიტული მასალების მსგავსად, რომლებიც გამოიხატავენ სამუდამო მაგნიტურ მომენტს. ჰისტერეზის წრე არის თითქმის იგივე და ორივე მასალისთვის.

რადგან არსებობს მსგავსება, პრეფიქსი არის იგივე ორივე მასალისთვის. მაგრამ ყველა ფეროელექტრული მასალა არ უნდა შეიცავდეს ფერო (რკინა).

ყველა ფეროელექტრული მასალა გამოიხატავს პიეზოელექტრულ ეფექტს. ეს მასალების მიერ გამოიხატება ანტიფერომაგნიტულ მასალებში.

ფეროელექტრული მასალების თეორია

ფეროელექტრული მასალის თავისუფალი ენერგია გინბურგ-ლანდაუს თეორიის მიხედვით გარე ელექტრული ველის და ნებისმიერი გამოყენებული სტრესის გარეშე შეიძლება ჩაიწეროს ტეილორის გაფართოებით. ეს ჩაიწერება P (რიგის პარამეტრი) ვარიანტში როგორც

(თუ გამოყენებულია ექვსე რიგის გაფართოება)
Px → პოლარიზაციის ვექტორის კომპონენტი, x
Py → პოლარიზაციის ვექტორის კომპონენტი, y
Pz → პოლარიზაციის ვექტორის კომპონენტი, z
αi, αij, αijk → კოეფიციენტები უნდა იყვნე მუდმივი კრისტალური სიმეტრიის მიხედვით.
α0 > 0, α111> 0 → ყველა ფეროელექტრული მასალისთვის
α11< 0 → ფეროელექტრული მასალები პირველი რიგის ტრანზიციით
α0 > 0 → ფეროელექტრული მასალები მეორე რიგის ტრანზიციით

სხვადასხვა ფენომენების და დომენების ფორმირების შესამოწმებლად ფეროელექტრულებში, ეს განტოლებები გამოიყენება ფაზოვანი ველის მოდელში.

ჩვეულებრივ, ეს გამოიყენება რამდენიმე ტერმინის, როგორიცაა ელასტური ტერმინი, გრადიენტული ტერმინი და ელექტროსტატიკური ტერმინი, დამატებით ამ თავისუფალი ენერგიის განტოლებაში.

გამოყენებით სასრული განსხვავებების მეთოდი, განტოლებები ამოიხსნება ლინეარული ელასტურობის და გაუსის კანონის შეზღუდვებით.

ფეროელექტრულის სპონტანური პოლარიზაციის კუბური ტეტრაგონალური ფაზის ტრანზიცია შეიძლება მიიღოს თავისუფალი ენერგიის განტოლების გამოყენებით.

ეს აქვს დუალური ბეჭდის პოტენციალის ხელსაწყოს დაუკვირებელი ენერგიის მინიმუმით P = ± Ps.
Ps → სპონტანური პოლარიზაცია

შემცირებით, უარყოფითი ფესვის ამოშლით და ჩანაცვლებით α11 = 0 ვიღებთ,

პოლარიზაცია და ჰისტერეზის წრე

პირველი, ვიღებთ დიელექტრულ მასალას და გარე ელექტრულ ველს ვაძლევთ. ვხედავთ, რომ პოლარიზაცია ყოველთვის იქნება პროპორციული გამოყენებულ ველს, როგორც არის ნაჩვენები ფიგურა 2-ში.

შემდეგ, როდესაც პოლარიზირებული არის პარაელექტრული მასალა, ვიღებთ არაწრფივ პოლარიზაციას. თუმცა, ეს არის ველის