Co to są ceramika ferroelektryczna?
Ceramika ferroelektryczna to klasa krystalicznych materiałów piroelektrycznych mdash;Oznacza to, że materiały, które zostają spolaryzowane elektrycznie po ochłodzeniu się poniżej określonej temperatury.Krytyczna temperatura pod tym względem jest punkt curie, który jest być może lepiej znany jako temperatura, powyżej, w której materiały ferromagnetyczne, takie jak żelazo, tracą magnetyzm.Termin ferroelektryczny nie ma jednak bezpośredniego połączenia z żelazem.W materiałach, które wykazują efekt ferroelektryczny, polaryzację można odwrócić pod wpływem pola elektrycznego odpowiedniej orientacji.Wiele materiałów ceramicznych z tą właściwością można wytwarzać poprzez ogrzewanie sproszkowanych składników do wymaganej temperatury i umożliwiając krystalizację w miarę chłodzenia materiału.
Materiały wykazujące tę właściwość zwykle mają strukturę krystaliczną perowskiego, termin pochodzi z mineralnego perowskitu (Catio 3 ) lub tytanian wapnia.Związki te mają ogólny wzór ABX 3 , gdzie A jest dużym kationem, B jest znacznie mniejszym kationem, a X jest anionem, zwykle tlenem.Struktura krystaliczna tych materiałów jest taka, że „A” kationy tworzą sześcienną sieć z, wewnątrz każdej kostki, kation „B” otoczony sześcioma anionami „X”.Struktury perowskiego nie mają środka symetrii, ponieważ kation „B” zwykle jest wypierany od centrum mdash;Jest to niezbędne dla efektu ferroelektrycznego.Przykładami ceramiki ferroelektrycznej z tego typu struktury krystalicznej są tytanian baru (Batio 3 ), ołowiany tytanian (pbtio 3 ) i niobate potasu (Knbo 3
).Gdy zastosowano pole elektryczne, „B,„ B, „B,„ B, „B,„ B. B, „B„Katory zmieniają pozycję w sieci kryształowej zgodnie z orientacją pola i pozostają w tych pozycjach po wyłączeniu pola.Powoduje to, że materiał stał się spolaryzowany elektrycznie.Pozycje kationów „B” można jednak zmienić poprzez zastosowanie pola elektrycznego z inną orientacją.W ten sposób ceramika ferroelektryczna może rejestrować informacje i dlatego może być używana do pamięci komputerowej. Jednym z najważniejszych zastosowań ferroelektryczności jest ferroelektryczna pamięć o dostępie losowym (FRAM).Oferuje to bardzo szybkie przechowywanie i pobieranie danych, z korzyścią, że przechowywane dane są zachowane, gdy nie ma zasilania.Ceramika ferroelektryczna jest również bardzo odpowiednia do stosowania w kondensatorach.Wielowarstwowe pojemniki składające się z setek cienkich arkuszy tytanianu baru z drukowanymi elektrodami są wytwarzane w dużych ilościach i mają szeroki zakres zastosowań, na przykład w obrazowaniu ultradźwiękowym i w podczerwieni o wysokiej czułości.Inne zastosowania obejmują ceramikę ferroelektryczną cienkowarniową, która może być używana w falownikach optycznych i wyświetlaczach pamięci optycznej.