Que sont les céramiques ferroélectriques?
La céramique ferroélectrique est une classe de matériaux pyroélectriques cristallins mdash;Autrement dit, les matériaux qui deviennent électriquement polarisés lorsqu'ils sont refroidis en dessous d'une température particulière.La température critique à cet égard est le point Curie, qui est peut-être mieux connu comme la température au-dessus duquel les matériaux ferromagnétiques tels que le fer perdent leur magnétisme.Le terme ferroélectrique, cependant, n'a aucun lien direct avec le fer.Dans les matériaux qui présentent l'effet ferroélectrique, la polarité peut être inversée sous l'influence d'un champ électrique de l'orientation appropriée.De nombreux matériaux en céramique avec cette propriété peuvent être fabriqués en chauffant les ingrédients en poudre à la température requis et en permettant la cristallisation à mesure que le matériau refroidisse.
Les matériaux qui présentent cette propriété ont généralement une structure cristalline de pérovskite, un terme qui provient de la pérovskite minérale (Catio 3 ), ou titanate de calcium.Ces composés ont la formule générale abx 3 , où A est un grand cation, B est un cation beaucoup plus petit et X est un anion, généralement de l'oxygène.La structure cristalline de ces matériaux est telle que les cations «A» forment un réseau cube avec, à l'intérieur de chaque cube, un cation «b» entouré de six «x» anions.Les structures de pérovskite n'ont pas de centre de symétrie, en ce sens que le cation «b» a tendance à être déplacé loin du centre mdash;Ceci est essentiel pour l'effet ferroélectrique.Des exemples de céramiques ferroélectriques avec ce type de structure cristalline sont le titanate de baryum (batio 3 ), le titanate de plomb (pbtio 3 ) et le niobate de potassium (knbo 3
).Lorsqu'un champ électrique est appliqué, le "b«Les cations changent de position dans le réseau cristallin en fonction de l'orientation du champ et restent dans ces positions lorsque le champ est éteint.Il en résulte que le matériau devient électriquement polarisé.Les positions des cations «b» peuvent cependant être modifiées en appliquant un champ électrique avec une orientation différente.De cette façon, la céramique ferroélectrique peut enregistrer des informations et peut donc être utilisée pour la mémoire de l'ordinateur. L'une des applications les plus importantes de la ferroélectricité est la mémoire d'accès aléatoire ferroélectrique (FRAM).Cela offre un stockage et une récupération très rapides des données, avec l'avantage que les données stockées sont conservées lorsqu'il n'y a pas d'alimentation.La céramique ferroélectrique est également très adaptée à une utilisation chez les condensateurs.Les condensateurs multicouches composés de centaines de feuilles minces de titanate de baryum avec des électrodes imprimées sont fabriqués en grande quantité et ont une large gamme d'utilisations, par exemple dans l'imagerie à ultrasons et les caméras infrarouges à haute sensibilité.D'autres applications impliquent des céramiques ferroélectriques à couches minces, qui peuvent être utilisées dans les guides d'ondes optiques et les affichages de mémoire optique.