فیرو الیکٹرک میٹریلز: وہ کیا ہیں؟

فیرو الکٹرک مواد کیا ہیں؟

فیرو الکٹرک مواد وہ مواد ہیں جو فیرو الکٹرکیت کا مظہر دکھاتے ہیں۔ فیرو الکٹرکیت کی صلاحیت یہ ہے کہ مواد کو خود بخود الکٹرکی قطبیت ہوتی ہے۔ اس قطبیت کو ایک بیرونی الکٹرکی میدان کے ذریعے پلٹا جا سکتا ہے (نیچے فگر 1)۔ فیرو الکٹرکیت (اور اس کے نتیجے میں فیرو الکٹرک مواد) کو 1921 میں والاسک نے روشیل سلٹ کے ذریعے دریافت کیا تھا۔

ایک فیرو الکٹرک مواد کی قطبیت کو بیرونی الکٹرکی میدان کے ذریعے پلٹنا "سوچنگ" کہلاتا ہے۔

فیرو الکٹرک مواد الکٹرکی میدان کو ہٹا دینے کے بعد بھی قطبیت برقرار رکھ سکتے ہیں۔ فیرو الکٹرک مواد کے ساتھ فیرو مغناطیسی مواد کے کچھ مشابہت ہیں، جو دائمی مغناطیسی لمحہ ظاہر کرتے ہیں۔ ہسٹیریسس لوپ دونوں مواد کے لیے تقریباً ایک جیسا ہوتا ہے۔

مشابہت کی وجہ سے، دونوں مواد کے لیے پریفکس ایک جیسا ہے۔ لیکن تمام فیرو الکٹرک مواد کو فیرو (لوہا) کی ضرورت نہیں ہوتی۔

تمام فیرو الکٹرک مواد پیزیالکٹرک اثر ظاہر کرتے ہیں۔ ان مواد کے مخالف خصوصیات انٹی فیرو مغناطیسی مواد میں دیکھنے کو ملتے ہیں۔

فیرو الکٹرک مواد کا نظریہ

فیرو الکٹرک مواد کی آزاد توانائی کو جینبرگ-لانڈاؤ نظریہ کے تحت کسی بھی الکٹرکی میدان یا کسی بھی لاگو کردہ تناؤ کے بغیر ٹیلر کے سلسلے میں لکھا جا سکتا ہے۔ یہ P (ترتیب کا پیرامیٹر) کے مطابق لکھا جاتا ہے۔

(اگر توسیع ششم-درجه‌ای استفاده شود)
Px → مولفه بردار قطبش، x
Py → مولفه بردار قطبش، y
Pz → مولفه بردار قطبش، z
αi, αij, αijk → ضرایب باید ثابت با تقارن بلور باشند.
α0 > 0, α111> 0 → برای تمام فروالکتریک‌ها
α11< 0 → فروالکتریک‌ها با انتقال مرتبه اول
α0 > 0 → فروالکتریک‌ها با انتقال مرتبه دوم

برای بررسی پدیده‌های مختلف و تشکیل حوزه‌ها در فروالکتریک‌ها، این معادلات در مدل فاز-میدان استفاده می‌شوند.

معمولاً، با اضافه کردن برخی اصطلاحات مانند اصطلاح الاستیک، اصطلاح گرادیان و اصطلاح الکترواستاتیک به این معادله انرژی آزاد استفاده می‌شود.

با استفاده از روش تفاوت محدود، معادلات با توجه به محدودیت‌های الاستیسیته خطی و قانون گاوس حل می‌شوند.

انتقال فاز از مکعبی به تتراغونال در قطبش خودبه‌خودی یک فروالکتریک می‌تواند از عبارت انرژی آزاد به دست آید.

این معادله دارای خصوصیات پتانسیل دوچاهه با دو حداقل انرژی در P = ± Ps.
Ps → قطبش خودبه‌خودی

با ساده‌سازی، حذف ریشه منفی و جایگزینی α11 = 0 بدست می‌آید،

قطبش و حلقه هیستریس

پہلے، ہم ایک ایلیکٹرولیٹ مادہ لیتے ہیں، اور اس کے گرد الیکٹرک فیلڈ دیا جاتا ہے۔ ہم دیکھ سکتے ہیں کہ قطبیت ہمیشہ لاگو فیلڈ کے برابر ہوتی ہے، جو شکل 2 میں ظاہر کی گئی ہے۔

پھر، جب ہم پارا الیکٹرک مادہ کو قطبیت کرتے ہیں، ہم غیر خطی قطبیت حاصل کرتے ہیں۔ تاہم، یہ فیلڈ کی فنکشن ہوتی ہے، جیسا کہ شکل 3 میں ظاہر کیا گیا ہے۔

پھر، ہم ایک فری آر الیکٹرک مادہ لیتے ہیں، اور اس کو ایک الیکٹرک فیلڈ دیا جاتا ہے۔ ہم غیر خطی قطبیت حاصل کرتے ہیں۔

یہ غیر محیط فیلڈ کے بغیر بھی غیر صفر ذاتی قطبیت ظاہر کرتا ہے۔

ہم دیکھ سکتے ہیں کہ لاگو الیکٹرک فیلڈ کی سمت کو انورٹ کرنے سے قطبیت کی سمت کو بھی انورٹ یا تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

اس لیے، ہم کہہ سکتے ہیں کہ قطبیت الیکٹرک فیلڈ کی موجودہ اور پچھلی حالت پر منحصر ہوتی ہے۔ ہسٹیریسس لوپ شکل 4 میں حاصل کیا جاتا ہے۔

کیوری درجہ حرارت

ان مواد کی خصوصیات صرف کسی معین طور پر تبدیلی کے درجہ حرارت کے نیچے موجود ہوتی ہیں۔ اس درجہ حرارت سے اوپر، مادہ پارا الیکٹرک مواد بن جائے گا۔

یعنی، ذاتی قطبیت کا کم ہونا۔ یہ معین درجہ حرارت کیوری درجہ حرارت (TC) کہلاتا ہے۔

ان میں سے زیادہ تر مواد Tc سے اوپر پیزوالکٹرک خصوصیت بھی کھو دیں گے۔

غیر قطبی، پیری الکٹرک حالت میں دی الکٹرک کنستنٹ کا درجہ حرارت کے ساتھ تبدیلی کو کوری-وس لاء کے ذریعے نیچے دکھایا گیا ہے۔

ε → دی الکٹرک کنستنٹ
ε∞ → ε درجہ حرارت T >> TC پر
A → مستقل
TC → کوری نقطہ
T → درجہ حرارت
χ → خاصیت
CC → مواد کا کوری مستقل

ایک فری الکٹرک مواد کا دی الکٹرک کنستنٹ اور درجہ حرارت کا خصوصیات نیچے دکھایا گیا ہے۔

فری الکٹرک مواد کے مثالیں

فری الکٹرک مواد کے مثالیں:

• BaTiO3

• PbTiO3

• پب زرنیٹ ٹائٹینیٹ (PZT)

• ٹری گلائسین سل فیٹ

• PVDF

• لیتھیم ٹینٹیلائٹ وغیرہ۔

فری الکٹرک مواد کے استعمالات

فری الکٹرک مواد کے بہت سے استعمالات ہیں، جن میں شامل ہیں:

• ترموسٹرز

• اسیلیٹرز

• غیر موقتی میموری

• فیلٹرز

• کنڈینسٹرز

• روشنی کے متبادل

• ترانچارجرز

• برقی-اپتیکل مواد

• مودولیٹرز

• پائیزو الیکٹرکس

• دیسپلے وغیرہ

بیان: اصل کو سمجھنا، اچھے مضامین شئرنگ کے قابل ہیں، اگر نسخہ برداری ہو تو حذف کرنے کے لئے رابطہ کریں۔