O que são materiais ferroelétricos?
Materiais ferroelétricos são materiais que possuem uma polarização de carga natural que pode ser revertida por um campo elétrico externo, conhecido como processo de comutação. A propriedade da ferroeletricidade é conhecida desde 1921 e, a partir de 2011, mais de 250 compostos mostraram essas características. A pesquisa se concentrou no titanato de chumbo, PbTiO 3 e compostos relacionados. Dos materiais ferroelétricos estudados a partir de 2011, todos demonstraram ser materiais piezoelétricos. Isso significa que, se pressão mecânica ou outras formas de estresse energético da energia de áudio ou luz forem aplicadas a esses compostos, elas gerarão eletricidade.
As aplicações de ferroeletricidade abrangem um amplo espectro de dispositivos eletrônicos, desde componentes de circuitos como capacitores e termistores a dispositivos com recursos eletro-ópticos ou de ultrassom. Uma das arenas mais ativamente pesquisadas para materiais ferroelétricos é a da memória do computador. Engenharia dos materiais em escala nanométrica produz o que é conhecido como nanodomains de vórtice que não exigem um campo elétrico para mudar a polarização. Vários sistemas universitários estaduais nos Estados Unidos, trabalhando juntos até 2011 com o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, estão aperfeiçoando o material, o que exigiria muito menos energia elétrica do que as unidades magnéticas tradicionais de computador. Seria também uma forma de memória de dados de estado sólido que funciona muito mais rapidamente e com maior capacidade de armazenamento do que a memória flash atualmente no mercado, com o potencial de um dia armazenar sistemas operacionais e softwares inteiros, aumentando muito a velocidade de inicialização e processamento do computador. maior.
O efeito ferroelétrico chama esse nome de ferromagnetismo, que descreve materiais magnéticos permanentes baseados em ferro encontrados na natureza. Isso é um pouco impróprio, no entanto, como a maioria dos materiais ferroelétricos não se baseia no elemento ferro. Os sais de ácido titânico, derivados do dióxido de titânio, compõem muitos dos principais materiais ferroelétricos pesquisados. Isso inclui titanato de bário, BaTiO 3 , titanato de zirconato de chumbo, PZT ou compostos relacionados como nitrato de sódio, NaNO 2 .
O PZT é o material ferroelétrico mais amplamente utilizado na indústria a partir de 2011. É um material híbrido entre titanato de chumbo ferroelétrico e zirconato de chumbo anti-ferroelétrico, que permite que as fórmulas do material sejam projetadas mais perto de uma ou das outras extremidades do ferroelétrico ou espectro anti-ferroelétrico. Como o PZT pode ser sintonizado por sua sensibilidade a campos mecânicos, de áudio ou elétricos e, por ser um material cerâmico de fácil modelagem, moldagem e corte, é frequentemente usado para sensores e transmissores passivos em frequências altamente específicas.