O que são cerâmicas ferroelétricas?

A cerâmica ferroelétrica é uma classe de materiais piroelétricos cristalinos - ou seja, os materiais que se tornam eletricamente polarizados quando resfriados abaixo de uma temperatura específica. A temperatura crítica a esse respeito é o ponto Curie, que talvez seja mais conhecido como a temperatura acima da qual materiais ferromagnéticos, como o ferro, perdem seu magnetismo. O termo ferroelétrico, no entanto, não tem conexão direta com o ferro. Nos materiais que exibem o efeito ferroelétrico, a polaridade pode ser revertida sob a influência de um campo elétrico da orientação apropriada. Muitos materiais de cerâmica com essa propriedade podem ser fabricados por ingredientes em pó com a temperatura necessária e permitindo a cristalização à medida que o material resfrie.

Os materiais que exibem essa propriedade normalmente possuem uma estrutura cristalina de perovskita, um termo que vem do perovskita mineral (Catio ₃ ), ou titanato. Esses compostos têm a fórmula geral ABX _{3 , whEre A é um cátion grande, B é um cátion muito menor e X é um ânion, geralmente oxigênio. A estrutura cristalina desses materiais é tal que os cátions "A" formam uma treliça cúbica com, dentro de cada cubo, um cátion "B" cercado por seis ânions "X". As estruturas de perovskita não têm um centro de simetria, pois o cátion "B" tende a ser deslocado para longe do centro - isso é essencial para o efeito ferroelétrico. Exemplos de cerâmica ferroelétrica com esse tipo de estrutura de cristal são titanato de bário (Batio 3} ), titanato de chumbo (PBTIO 3 ) e NIOBATO DE POTASSIUM (KNBO 3

Quando um campo elétrico é aplicado, os cátions "B" mudam de posição dentro da treliça de cristal de acordo com a orientação do campo e permanecem nessas posições quando o campo é desligado. Isso resulta no material se tornando eletricamente polarizado. As posições dos cátions "B"No entanto, pode ser alterado aplicando um campo elétrico com uma orientação diferente. Dessa forma, a cerâmica ferroelétrica pode gravar informações e, portanto, pode ser usada para a memória do computador.

Uma das aplicações mais importantes da ferroeletricidade é a memória de acesso aleatório ferroelétrico (FRAM). Isso oferece armazenamento e recuperação muito rápidos de dados, com a vantagem de que os dados armazenados sejam preservados quando não há fonte de alimentação. A cerâmica ferroelétrica também é muito adequada para uso em capacitores. Os capacitores de várias camadas que consistem em centenas de folhas finas de titanato de bário com eletrodos impressos são fabricados em grandes quantidades e têm uma ampla gama de usos, por exemplo, em imagens por ultrassom e câmeras infravermelhas de alta sensibilidade. Outras aplicações envolvem cerâmica ferroelétrica de filme fino, que pode ser usado em guias de ondas ópticos e exibições de memória óptica.