Cosa sono le ceramiche ferroelettriche?

La ceramica ferroelettrica è una classe di materiali piroelettrici cristallini e mdash;Cioè, materiali che vengono polarizzati elettricamente quando raffreddati al di sotto di una particolare temperatura.La temperatura critica in questo senso è il punto Curie, che è forse meglio noto come la temperatura al di sopra della quale i materiali ferromagnetici come il ferro perdono il loro magnetismo.Il termine ferroelettrico, tuttavia, non ha alcun legame diretto con il ferro.Nei materiali che presentano l'effetto ferroelettrico, la polarità può essere invertita sotto l'influenza di un campo elettrico dell'orientamento appropriato.Molti materiali in ceramica con questa proprietà possono essere fabbricati mediante ingredienti in polvere di riscaldamento alla temperatura richiesta e consentendo la cristallizzazione poiché il materiale si raffredda.

I materiali che mostrano questa proprietà in genere hanno una struttura cristallina perovskite, un termine che proviene dalla perovskite minerale (Catio ₃ ) o titana di calcio.Questi composti hanno la formula generale ABX ₃ , dove A è un grande catione, B è un catione molto più piccolo e X è un anione, di solito ossigeno.La struttura cristallina di questi materiali è tale che i cationi "A" formano un reticolo cubico con, all'interno di ogni cubo, un catione "B" circondato da sei anioni "X".Le strutture di perovskite non hanno un centro di simmetria, in quanto il catione "B" tende ad essere spostato lontano dal centro e dal mdash;Questo è essenziale per l'effetto ferroelettrico.Esempi di ceramiche ferroelettriche con questo tipo di struttura cristallina sono il bario titanato (Batio ₃ ), il titano di piombo (pbtio ₃ ) e il niobate di potassio (knbo ₃ ).

quando viene applicato un campo elettrico, il “B"I cationi cambiano posizione all'interno del reticolo cristallino in base all'orientamento del campo e rimangono in queste posizioni quando il campo è spento.Ciò si traduce nel diventare polarizzato elettricamente.Le posizioni dei cationi "B" possono tuttavia essere modificate applicando un campo elettrico con un diverso orientamento.In questo modo, la ceramica ferroelettrica può registrare informazioni e quindi può essere utilizzata per la memoria del computer.

Una delle applicazioni più importanti della ferroelettricità è la memoria di accesso casuale ferroelettrico (FRAM).Ciò offre archiviazione e recupero dei dati molto veloci, con il vantaggio che i dati memorizzati vengono conservati quando non vi è alimentazione.Le ceramiche ferroelettriche sono anche molto adatte per l'uso nei condensatori.I condensatori a più livelli costituiti da centinaia di fogli sottili di bario titano con elettrodi stampati sono fabbricati in grandi quantità e hanno una vasta gamma di usi, ad esempio in imaging ad ultrasuoni e telecamere a infrarossi ad alta sensibilità.Altre applicazioni comportano ceramiche ferroelettriche a film sottile, che possono essere utilizzate nelle guide d'onda ottiche e nelle display di memoria ottica.