Vad är ferroelektrisk keramik?

Ferroelektrisk keramik är en klass av kristallina pyroelektriska material mdash;Det vill säga material som blir elektriskt polariserade när de kyls under en viss temperatur.Den kritiska temperaturen i detta avseende är Curie -punkten, som kanske är bättre känd som temperaturen över vilken ferromagnetiska material som järn förlorar sin magnetism.Termen ferroelektrisk har emellertid ingen direkt koppling till järn.I material som uppvisar den ferroelektriska effekten kan polariteten vändas under påverkan av ett elektriskt fält av lämplig orientering.Många keramiska material med den här egenskapen kan tillverkas genom att värma pulveriserade ingredienser till den erforderliga temperaturen och tillåta kristallisation när materialet kyls.

Material som uppvisar denna egenskap har vanligtvis en perovskitkristallstruktur, en term som kommer från mineralperovskiten (Catio

3 ) eller kalciumtitanat.Dessa föreningar har den allmänna formeln ABX 3 , där A är en stor katjon, B är en mycket mindre katjon och X är en anjon, vanligtvis syre.Kristallstrukturen hos dessa material är sådan att "A" -kationerna bildar ett kubiskt gitter med, inuti varje kub, en "B" -kation omgiven av sex "X" -anoner.Perovskite -strukturer har inte ett centrum för symmetri, genom att "B" -katjonen tenderar att förskjutas bort från centrum mdash;Detta är viktigt för den ferroelektriska effekten.”Katjonerna ändrar position inom kristallgitteret beroende på fältets orientering och förblir i dessa positioner när fältet är avstängd.Detta resulterar i att materialet blir elektriskt polariserat.Positionerna för "B" -kationerna kan emellertid förändras genom att applicera ett elektriskt fält med en annan orientering.På detta sätt kan ferroelektrisk keramik registrera information och kan därför användas för datorminne. En av de viktigaste tillämpningarna av ferroelektricitet är ferroelektriskt slumpmässigt åtkomstminne (FRAM).Detta erbjuder mycket snabb lagring och hämtning av data, med fördelen att den lagrade data bevaras när det inte finns någon strömförsörjning.Ferroelektrisk keramik är också mycket lämplig för användning hos kondensatorer.Multi-lagers kondensatorer bestående av hundratals tunna ark bariumtitanat med tryckta elektroder tillverkas i stora mängder och har ett brett utbud av användningsområden, till exempel i ultraljudsavbildning och infraröda kameror med hög känslighet.Andra applikationer involverar tunnfilm ferroelektrisk keramik, som kan användas i optiska vågledare och optiska minnesskärmar.