Строение и свойства материалов - Курсовая работа

Сегнетоэлектриками называются вещества, обладающие спонтанной электрической поляризацией, которая может быть обращена приложением электрического поля Е подходящей величины и определенного направления. Сегнетоэлектрики широко применяется во многих областях современной техники: радиотехнике, электроакустике, квантовой электронике и измерительной технике. В термине «сегнетоэлектрики» нашел свое отражение тот факт, что первые сегнетоэлектрические свойства были обнаружены у сегнетовой соли. Сегнетоэлектричество же было открыто лишь в 1921 г Валашеком в сегнетовой соли. Пьезоэлектрический эффект в кристаллах был обнаружен в 1880 г. братьями Пьер и Жак Кюри, наблюдавшими возникновение на поверхности пластинок, вырезанных при определенной ориентировки из кристалла кварца, электростатических зарядов под действием механических напряжений.Сегнетоэлектрики (ферроэлектрики) - кристаллические диэлектрики, обладающие в определенном интервале температур (а не в любом, как в случае пироэлектриков) самопроизвольной поляризацией, которая может легко изменяться внешним полем. Впервые эти свойства были обнаружены у кристаллах сегнетовой соли NAKC4H4O6•H2O, а в последствии у других нецентросимметричных кристаллов (в 21 из 32 точечных классов), в которых даже в отсутствии внешнего поля центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают и поэтому наблюдается спонтанная поляризация. Она может возникать в результате проявления псевдоэффекта Яна-Теллера (эффект Яна-Теллера - совокупность явлений, обусловленных взаимодействием электронов с колебаниями атомных ядер в кристалле при наличии вырожденных электронных состояний. Обычно сегнетоэлектрики (в отличие от пироэлектриков) не являются однородно поляризованными, а состоят из доменов - областей с однородной спонтанной поляризацией, в которых направление вектора Ps самое различное. Разбиение кристалла на домены можно объяснить следующим: допустим, что идеальный сегнетоэлектрик, находящийся в вакууме, поляризован однородно, т.е. векторы поляризации Ps каждой единицы объема кристалла направлены одинаково.Интересующие нас кристаллы (а-кварц) принадлежат к так называемой тригональной кристаллографической системе и обычно имеют форму, показанную на рис. Направление, определяемое осью Z, пьезоэлектрически неактивно: при сжатии или растяжении по этому направлению никакой поляризации не происходит. Ось Z называется оптической осью кристалла, а оси X1, Х2, Х3 - электрическими или пьезоэлектрическими осями. Возникновение поляризационных зарядов определенных знаков при данном типе деформации (растяжение или соответственно сжатие) показывает, что концы осей Х неравноправны, и осям Х можно приписать определенные направления (что отмечено на рис. Он заключается в том, что при сжатии или растяжении вдоль оси Y возникает поляризация вдоль оси Х и на тех же гранях ABCD и EFGH появляются поляризационные заряды.Точка Кюри - это характерная для каждого типа сегнетоэлектриков температура, выше которой их необычные электрические свойства исчезают. Как правило, сегнетоэлектрики имеют только одну точку Кюри; исключение составляют лишь сегнетова соль (-18 и 24 °С) и изоморфные с нею соединения. В сегнетоэлектриках вблизи точки Кюри наблюдается также резкое возрастание теплоемкости вещества. Превращение сегнетоэлектриков в обычный диэлектрик, происходящее в точке Кюри, сопровождается фазовым переходом II рода. При температуре выше точки Кюри (120°С) BATIO3 обладает кристаллической структурой типа перовскита, показанной на рис.Желательные изменения параметров можно получать, изменяя внутренние механические напряжения посредством изменения качества помола (размеров кристаллов) или с помощью различных процессов отжига. Для керамики титаната бария диэлектрическая проницаемость увеличивается с уменьшением размера кристаллов. Для пьезокерамики верхние значения (над чертой) для с и S имеют индексы (11), а для d и К-индекс (31); нижние значения (под чертой) констант имеют индекс (33). Значения tgd для кристаллов даны при напряженности поля E<0,05 КВ/см; для пьезокерамики tgd дается в интервале 0,05<Е<2 КВ/см; dv - объемный пьезомодуль. Зависимость параметров пьезокерамики от всестороннего сжатия слаба, однако при действии одностороннего сжатия (108 Н/м 2) вдоль оси спонтанной поляризации изменение (уменьшение) пьезомодулей может достигать 30-70%, а увеличение диэлектрической проницаемости от 5 до 60%.Способ включает электрофоретическое осаждение, спекание и сушку, при этом сегнетоэлектрическую шихту перед загрузкой предварительно спекают, а затем производят ее помол и загрузку в электролит, причем между подложкой и частицами порошка производят микродуговые разряды при плотности тока в диапазоне от 2 до 60 А/дм2. Кроме того, применяют электролиты с концентрацией сегнетоэлектрического порошка от 10 до 800 г/л, а сегнетоэлектрическое покрытие формируют на электропроводных легкоплавких материалах.

Содержание пьезоэлектрик ферромагнетик поляризация

Введение

1. Строение материалов

1.1 Сегнетоэлектрики

1.2 Пьезоэлектрики

2. Свойства материалов

2.1 Сегнетоэлектрики

2.2 Пьезоэлектрики

3. Технологии изготовления

3.1 Способы изготовления сегнетоэлектрических покрытий

3.2 Способ изготовления пьезоэлектрических устройств

4. Применение и перспективы применения

4.1 Применение сегнетоэлектриков

4.2 Применение пьезоэлектриков

Список использованной литературы