LaAlO3掺杂的Bi0.5Na0.5TiO3–Bi0.5K0.5TiO3陶瓷的制备及性能研究文献综述
2020-05-31 08:05
文 献 综 述
1.1 压电材料、铁电、反铁电材料的概念
1.1.1 压电材料
压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。1880年,法国物理学家P.居里和J.居里兄弟发现,把重物放在石英晶体上,晶体某些表面会产生电荷,电荷量与压力成比例。这一现象被称为压电效应。
压电效应的机理是:具有压电性的晶体对称性较低,当受到外力作用发生形变时,晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合,导致晶体发生宏观极化,而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影,所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之,压电材料在电场中发生极化时,会因电荷中心的位移导致材料变形。
压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能,在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
1.1.2 铁电材料
许多压电材料都是铁电晶体。铁电材料是热释电材料中的一类,其特点是在一定温度内,不仅能够发生自发极化,且极化方向能够随电场的反向而反向。在一定温度范围内,单位晶胞会形成偶极矩。而晶体是晶胞的周期性重复和叠加,所以每个晶胞的偶极矩就会定向排列,使整个晶体偶极矩都沿着一定方向从而产生极性,这种极化方式就叫做自发极化。自发极化是在电场为零时晶体本身的性质,但是当施加一个反的电场后,极化方向也会随着电场方向变为反向,这个过程中极化和电场之间会有一个滞后,从而形成一个电滞回线,这种晶体的特性就叫做铁电性。具有铁电性的材料称为铁电材料。
自发极化应沿着某一个n次轴方向或躺在m面内,当发生铁电相变时,由于对称性的破缺,自发极化有两个或者多个可能的取向,在电场的作用下,其取向可以择优排列[1,2]。电滞回线和居里温度是铁电体的两个宏观特征[3]。
图1 铁电材料的电滞回线、畴转变和电致应变曲线
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