Dielektrik dengan ciri khas — ferroelektrik dan elektrik

Dielektrik dalam erti kata biasa ialah bahan yang memperoleh momen elektrik di bawah tindakan medan elektrostatik luaran. Di antara dielektrik, bagaimanapun, terdapat yang mempamerkan sifat yang luar biasa. Dielektrik dengan sifat khas ini termasuk ferroelektrik dan dielektrik. Ini akan dibincangkan lebih lanjut.

Ferroelektrik

Polarisasi jirim secara spontan atau spontan pertama kali ditemui pada tahun 1920 dalam kristal garam Rochelle dan kemudian dalam kristal lain. Walau bagaimanapun, sebagai penghormatan kepada garam Rochelle, dielektrik terbuka pertama yang mempamerkan sifat ini, seluruh kumpulan bahan tersebut mula dipanggil ferroelektrik atau ferroelektrik. Pada 1930-1934, kajian terperinci tentang polarisasi spontan dielektrik telah dijalankan di Jabatan Fizik Leningrad di bawah pimpinan Igor Vasilievich Kurchatov.

Ternyata semua ferroelektrik pada mulanya menunjukkan anisotropi yang jelas bagi sifat ferroelektrik, dan polarisasi boleh diperhatikan sepanjang hanya satu paksi kristal.Dielektrik isotropik mempunyai polarisasi yang sama untuk semua molekulnya, manakala untuk bahan anisotropik, vektor polarisasi adalah berbeza dalam arah yang berbeza. Pada masa ini, beratus-ratus ferroelektrik telah ditemui.

Ferroelektrik dibezakan oleh ciri khas berikut. Pemalar dielektrik mereka e dalam julat suhu tertentu adalah dalam julat 1000 hingga 10000 dan berubah bergantung pada kekuatan medan elektrostatik yang digunakan dan juga berubah secara tidak linear. Ini adalah manifestasi apa yang dipanggil Histeresis dielektrik, anda juga boleh merancang keluk polarisasi ferroelektrik—keluk histeresis.

Lengkung histerisis ferroelektrik adalah serupa dengan gelung histeresis untuk feromagnet dalam medan magnet. Terdapat titik tepu di sini, tetapi anda juga boleh melihat bahawa walaupun tanpa ketiadaan medan elektrik luaran, apabila ia sama dengan sifar, beberapa polarisasi sisa diperhatikan dalam kristal untuk menghapuskan yang mana daya paksaan yang diarahkan bertentangan harus digunakan pada sampel.

Ferroelektrik juga dicirikan oleh titik Curie intrinsik, iaitu, suhu di mana ferroelektrik mula kehilangan polarisasi sisa apabila peralihan fasa tertib kedua berlaku. Untuk garam Rochelle, suhu titik Curie berada dalam julat +18 hingga +24ºC.

Sebab kehadiran sifat ferroelektrik dalam dielektrik adalah polarisasi spontan yang terhasil daripada interaksi kuat antara zarah bahan. Bahan ini berusaha untuk mendapatkan tenaga berpotensi yang minimum, manakala disebabkan oleh kehadiran apa yang dipanggil kecacatan struktur, kristal dibahagikan kepada kawasan.

Akibatnya, apabila tiada medan elektrik luaran, jumlah momentum elektrik kristal adalah sifar, dan apabila medan elektrik luaran digunakan, kawasan ini cenderung untuk mengorientasikan diri mereka di sepanjangnya. Ferroelektrik digunakan dalam peranti kejuruteraan radio seperti varicond — kapasitor dengan kemuatan berubah-ubah.

electrets

Dielektrik dipanggil dielektrik yang boleh mengekalkan keadaan terkutub untuk masa yang lama walaupun selepas medan elektrostatik luaran yang menyebabkan polarisasi dimatikan. Pada mulanya, molekul dielektrik mempunyai momen dipol yang tetap.

Tetapi jika dielektrik sedemikian dicairkan dan kemudian medan elektrostatik kekal yang kuat digunakan semasa ia cair, pecahan ketara molekul bahan lebur akan berorientasikan mengikut medan yang digunakan. Kini bahan leburan mesti disejukkan sehingga ia menjadi pejal sepenuhnya , tetapi medan elektrostatik dibenarkan bertindak sehingga bahan mengeras. Apabila bahan lebur telah disejukkan sepenuhnya, medan boleh dimatikan.

Putaran molekul dalam bahan yang dipejal selepas prosedur ini akan menjadi sukar, yang bermaksud bahawa molekul akan mengekalkan orientasinya. Beginilah cara juruelektrik dibuat, mampu mengekalkan keadaan terpolarisasi dari beberapa hari hingga bertahun-tahun. Buat pertama kali electret (thermoelectret) dibuat dengan cara yang sama daripada lilin carnauba dan rosin oleh ahli fizik Jepun Yoguchi, ini berlaku pada tahun 1922.

Polarisasi sisa dielektrik boleh diperolehi dengan mengorientasikan kuasi-dipol dalam kristal dengan memindahkan zarah bercas ke elektrod atau, sebagai contoh, dengan menyuntik zarah bercas daripada elektrod atau daripada celah antara elektrod ke dalam dielektrik semasa polarisasi. Pembawa caj boleh dimasukkan ke dalam sampel secara buatan, contohnya dengan penyinaran pancaran elektron. Dari masa ke masa, tahap polarisasi electret berkurangan disebabkan oleh proses kelonggaran dan pergerakan pembawa cas di bawah pengaruh medan elektrik dalaman electret.

Pada dasarnya, mana-mana dielektrik boleh ditukar kepada keadaan electret. Elektrik yang paling stabil diperoleh daripada resin dan lilin, daripada polimer dan dielektrik tak organik dengan struktur polihablur atau monohablur, daripada gelas, ayak, dsb.

Untuk menjadikan dielektrik sebagai electret yang stabil, ia mesti dipanaskan hingga takat lebur dalam medan elektrostatik yang kuat dan kemudian disejukkan tanpa mematikan medan (elektrik sedemikian dipanggil termoelekret).

Anda boleh menerangi sampel dalam medan elektrik yang kuat, dengan itu menghasilkan fotoelektrik. Atau penyinaran dengan kesan radioaktif — radioelektrik. Letakkan sahaja dalam medan elektrostatik yang sangat kuat - anda mendapat elektrolekret. Atau dalam medan magnet - magnetoelectret. Pemejalan larutan organik dalam medan elektrik ialah cryoelectret.

Elektrik metanol diperolehi melalui ubah bentuk mekanikal polimer. Melalui geseran - triboelektrik. Elektrik Corona berada dalam bidang tindakan pelepasan korona. Caj permukaan yang stabil yang dicapai pada electret adalah dari urutan 0.00000001 C/cm2.

Elektrik pelbagai asal digunakan sebagai sumber medan elektrostatik malar dalam penderia getaran, mikrofon, penjana isyarat, elektrometer, voltmeter, dsb. Mereka berfungsi dengan sempurna sebagai elemen sensitif dalam dosimeter, peranti memori. Sebagai peranti memfokus dalam penapis gas, barometer dan higrometer. Khususnya, fotoelektrik digunakan dalam elektrofotografi.