¿Qué son la cerámica ferroeléctrica?

La cerámica ferroeléctrica es una clase de materiales piroeléctricos cristalinos, es decir, materiales que se polarizan eléctricamente cuando se enfrían por debajo de una temperatura particular. La temperatura crítica a este respecto es el punto Curie, que quizás se conoce mejor como la temperatura por encima de la cual los materiales ferromagnéticos como el hierro pierden su magnetismo. El término ferroeléctrico, sin embargo, no tiene una conexión directa con el hierro. En los materiales que exhiben el efecto ferroeléctrico, la polaridad puede revertirse bajo la influencia de un campo eléctrico de la orientación apropiada. Muchos materiales de cerámica con esta propiedad se pueden fabricar calentando ingredientes en polvo a la temperatura requerida y permitiendo la cristalización a medida que el material se enfría.

materiales que exhiben esta propiedad típicamente tienen una estructura de cristal de perovskita, un término que proviene de la perovskite mineral (Catio ₃ ) o titanato de calcio. Estos compuestos tienen la fórmula general ABX ₃ , WHA y es un catión grande, B es un catión mucho más pequeño y X es un anión, generalmente oxígeno. La estructura cristalina de estos materiales es tal que los cationes "A" forman una red cúbica con, dentro de cada cubo, un catión "B" rodeado por seis aniones "X". Las estructuras de perovskita no tienen un centro de simetría, ya que el catión "B" tiende a ser desplazados del centro; esto es esencial para el efecto ferroeléctrico. Ejemplos de cerámica ferroeléctrica con este tipo de estructura cristalina son el titanato de bario (Batio ₃ ), el titanato de plomo (PBTIO ₃ ) y el niobato de potasio (KNBO ₃ ).

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Cuando se aplica un campo eléctrico, los cationes "B" cambian de posición dentro de la red de cristal de acuerdo con la orientación del campo, y permanecen en estas posiciones cuando el campo se apaga. Esto da como resultado que el material se polarice eléctricamente. Las posiciones de los cationes "B"Sin embargo, se puede alterar aplicando un campo eléctrico con una orientación diferente. De esta manera, la cerámica ferroeléctrica puede registrar información y, por lo tanto, puede usarse para la memoria de la computadora.

Una de las aplicaciones más importantes de ferroelectricidad es la memoria de acceso aleatorio ferroeléctrico (FRAM). Esto ofrece un almacenamiento y recuperación muy rápido de datos, con la ventaja de que los datos almacenados se conservan cuando no hay suministro de energía. La cerámica ferroeléctrica también es muy adecuada para su uso en condensadores. Los condensadores de múltiples capas que consisten en cientos de láminas delgadas de titanato de bario con electrodos impresos se fabrican en grandes cantidades y tienen una amplia gama de usos, por ejemplo, en imágenes de ultrasonido y cámaras infrarrojas de alta sensibilidad. Otras aplicaciones involucran cerámica ferroeléctrica de película delgada, que se puede usar en guías de onda ópticas y pantallas de memoria óptica.