Was sind ferroelektrische Keramik?
ferroelektrische Keramik sind eine Klasse kristalliner pyroelektrischer Materialien - dh Materialien, die elektrisch polarisiert werden, wenn sie unter einer bestimmten Temperatur gekühlt werden. Die kritische Temperatur in dieser Hinsicht ist der Curie -Punkt, der vielleicht besser als die Temperatur bezeichnet wird, über der ferromagnetische Materialien wie Eisen ihren Magnetismus verlieren. Der Begriff ferroelektrisch hat jedoch keinen direkten Zusammenhang mit Eisen. In Materialien, die den ferroelektrischen Effekt aufweisen, kann die Polarität unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes der geeigneten Ausrichtung umgekehrt werden. Viele Keramikmaterialien mit dieser Eigenschaft können durch Heizenpulverzutaten auf die erforderliche Temperatur hergestellt werden und Kristallisation als Material abkühlt. Diese Verbindungen haben die allgemeine Formel ABX 3 WHEre a ist ein großes Kation, B ist ein viel kleineres Kation und X ist ein Anion, normalerweise Sauerstoff. Die Kristallstruktur dieser Materialien ist so, dass die „A“ -Kationen ein kubisches Gitter mit einem „B“ -Kation in jedem Würfel bilden, das von sechs „X“ -Anionen umgeben ist. Perovskitstrukturen haben kein Symmetriezentrum, da das „B“ tendenziell vom Zentrum entfernt ist - dies ist für den ferroelektrischen Effekt von wesentlicher Bedeutung. Beispiele für ferroelektrische Keramik mit dieser Art von Kristallstruktur sind Bariumtitanat (Batio 3 ), Blei -Titanat (PBTIO 3 ) und Kaliumniobat (KNBO 3 ).
Wenn ein elektrisches Feld angewendet wird, ändern die „B“ -Kationen die Position innerhalb des Kristallgitters gemäß der Ausrichtung des Feldes und bleiben in diesen Positionen, wenn das Feld ausgeschaltet ist. Dies führt dazu, dass das Material elektrisch polarisiert wird. Die Positionen der „B“ -Kationenkann jedoch durch Auftragen eines elektrischen Feldes mit einer anderen Ausrichtung geändert werden. Auf diese Weise können ferroelektrische Keramik Informationen aufzeichnen und daher für den Computerspeicher verwendet werden.
Eine der wichtigsten Anwendungen der Ferroelektrizität ist der Ferroelektricial Random Access Memory (FRAM). Dies bietet sehr schnellen Speicher und Abrufen von Daten, mit dem Vorteil, dass die gespeicherten Daten erhalten bleiben, wenn keine Stromversorgung vorliegt. Ferroelektrische Keramik eignen sich auch sehr für die Verwendung in Kondensatoren. Mehrschichtkondensatoren, die aus Hunderten von dünnen Bariumtitanat-Blättern mit gedruckten Elektroden bestehen, werden in großen Mengen hergestellt und haben eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in Ultraschallbildgebungen und infrarkten Infrarotkameras mit hoher Empfindlichkeit. Andere Anwendungen umfassen eine ferroelektrische Dünnfilm-Keramik, die in optischen Wellenleitern und optischen Speicheranzeigen verwendet werden kann.