Hvad er ferroelektriske materialer?
ferroelektriske materialer er materialer, der har en naturlig ladningspolarisering, der kan vendes af et eksternt elektrisk felt, kendt som skiftprocessen. Ferroelektricitets ejendom har været kendt siden 1921, og fra 2011 har over 250 forbindelser vist sig at vise sådanne egenskaber. Forskning har fokuseret på blygitanat, PBTIO 3 og beslægtede forbindelser. Af de ferroelektriske materialer, der blev undersøgt fra 2011, har alle vist sig at være piezoelektriske materialer. Dette betyder, at hvis mekanisk tryk eller andre former for energisk stress fra lyd- eller lysenergi påføres sådanne forbindelser, vil de generere elektricitet.
Anvendelser af ferroelektricitet spænder over et bredt spektrum af elektronikapparater, fra kredsløbskomponenter som kondensatorer og termistorer til enheder med elektrooptik eller ultralydfunktioner. En af de mest aktivt undersøgte arenaer for ferroelektriske materialer er computerhukommelsen. Ingeniørarbejde materialerne på en nanoMeterskala producerer det, der er kendt som Vortex Nanodomains, der ikke kræver et elektrisk felt for at skifte polarisering. Flere statsuniversitetssystemer i USA, der arbejder sammen gennem 2011 med Lawrence Berkeley National Laboratory, perfektionerer materialet, det ville kræve meget mindre elektrisk kraft end traditionelle magnetiske computerdrev gør. Det ville også være en solid tilstandsform for datahukommelse, der fungerer meget hurtigere og med større opbevaringskapacitet end flashhukommelsen, der i øjeblikket er på markedet, med potentialet til en dag at opbevare hele operativsystemer og software, hvilket gør computerstart og behandlingshastigheder meget større.
Den ferroelektriske effekt trækker sit navn fra ferromagnetisme, der beskriver permanente magnetiske materialer baseret på jern, der findes i naturen. Dette er dog lidt af en fejlnummer, da de fleste ferroelektriske materialer ikke er baseret på E.lement jern. Salt af titansyre, der er afledt af titandioxid, udgør mange af de vigtigste ferroelektriske materialer under forskning. Disse inkluderer bariumtitanat, batio 3 , blyzirconattitanat, PZT eller beslægtede forbindelser som natriumnitrat, nano 2 .
PZT er det mest anvendte ferroelektriske materiale i industrien fra 2011. Det er et hybridmateriale mellem ferroelektrisk bly-titanat og anti-ferroelektrisk blyzirconat, som gør det muligt for formlerne for det materiale, der kan konstrueres tættere på den ene eller den anden ender af ferroelektrisk eller anti-ferroelektrisk spektrum. Da PZT kan indstilles for sin følsomhed over for mekanisk, lyd- eller elektriske felter, og da det er et keramisk materiale, der let er formet, støbt og skåret, bruges det ofte til passive sensorer og sendere i meget specifikke frekvenser.