特種陶瓷七功能陶瓷1全解演示教學(xué).ppt

《特種陶瓷七功能陶瓷1全解演示教學(xué).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、特種陶瓷七功能陶瓷12015全解正壓電效應(yīng)：在極性晶體上施加壓力、張力、切向力時(shí)，則發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，同時(shí)在晶體兩端將產(chǎn)生等量異號(hào)電荷。由形變產(chǎn)生電極化。P=d?(不具有對(duì)稱中心的晶體)(水晶、羅息鹽、閃鋅礦).力?(/形變S)產(chǎn)生電荷E(/極化P)逆壓電效應(yīng)：在極性晶體上施加電場(chǎng)引起極化，則將產(chǎn)生與電場(chǎng)強(qiáng)度成比例的變形或機(jī)械應(yīng)力。S=dtE.電場(chǎng)E(/極化P)產(chǎn)生力?(/形變S)電致伸縮效應(yīng)：電介質(zhì)在大外力/場(chǎng)作用下，需考慮非線性.S=vE2熱釋電效應(yīng)：在熱平衡條件下，電介質(zhì)因自發(fā)極化要產(chǎn)生

2、表面束縛電荷，這種電荷被來(lái)自空氣中附集于電介質(zhì)表面上的自由電荷所補(bǔ)償，其電不能顯現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)溫度發(fā)生變化，由溫度變化引起電介質(zhì)的極化狀態(tài)的改變不能及時(shí)被來(lái)自電介質(zhì)表面上的自由電荷所補(bǔ)償，使電介質(zhì)對(duì)外顯電性。?Ps=p?T（具有自發(fā)極化的晶體）鐵電性：在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，在外電場(chǎng)作用下，自發(fā)極化能重新取向，電位移矢量與電場(chǎng)強(qiáng)度間的關(guān)系呈電滯回線特征。（具有自發(fā)極化的晶體）+++---1.2自發(fā)極化+++------++++-±未加應(yīng)力加應(yīng)力不產(chǎn)生極化加應(yīng)力產(chǎn)生極化，正負(fù)電荷中心分開(1)不具有自發(fā)

3、極化特性，但為不對(duì)稱中心結(jié)構(gòu)，在外力的作用下，產(chǎn)生極化。++----++未加應(yīng)力加應(yīng)力正負(fù)電荷中心不分開，不產(chǎn)生極化結(jié)構(gòu)含有正負(fù)離子(2)含有對(duì)稱中心的結(jié)構(gòu)-±(3)無(wú)對(duì)稱中心，且本身具有自發(fā)極化特性的結(jié)構(gòu)--+++---++--++++++--++++極化軸C-++--+纖鋅礦(ZnS)結(jié)構(gòu)在（010）上投影表示晶體極性鏈的兩種方法例1：具有極性軸或結(jié)構(gòu)本身具有自發(fā)極化的結(jié)構(gòu)-+-+固有偶極子正電荷層與負(fù)電荷層交替排列-+-+-+-+例2：由熱運(yùn)動(dòng)引起的自發(fā)極化鐵電體的位移性理論：自發(fā)極化主要是由晶體

4、中某些離子偏離了平衡位置，使單位晶胞中出現(xiàn)了偶極矩，偶極矩之間的相互作用使偏離平衡位置的離子在新的位置上穩(wěn)定下來(lái)，同時(shí)晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了畸變。鈦酸鋇的結(jié)構(gòu)：鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)?????????????°°等軸晶系（大于120oC）：晶胞常數(shù)：a=4.01A氧離子的半徑：1.32A鈦離子的半徑：0.64A鈦離子處于氧八面體中，兩個(gè)氧離子間的空隙為：4.01－2×1.32=1.37A鈦離子的直徑：2×0.64=1.28A結(jié)果：氧八面體空腔體積大于鈦離子體積，給鈦離子位移的余地。較高溫度時(shí)，熱振動(dòng)能比較大，鈦離子難于在

5、偏離中心的某一個(gè)位置上固定下來(lái)，接近六個(gè)氧離子的幾率相等，晶體保持高的對(duì)稱性，自發(fā)極化為零。溫度降低，鈦離子平均熱振動(dòng)能降低，因熱漲落，熱振動(dòng)能特別低的離子占很大比例，其能量不足以克服氧離子電場(chǎng)作用，有可能向某一個(gè)氧離子靠近，在新平衡位置上固定下來(lái)，并使這一氧離子出現(xiàn)強(qiáng)烈極化，發(fā)生自發(fā)極化，使晶體順著這個(gè)方向延長(zhǎng)，晶胞發(fā)生輕微畸變，由立方變?yōu)樗姆骄w。?????????????°°鈦、氧離子的位移固有偶極子自發(fā)極化：這種極化狀態(tài)并非由外電場(chǎng)引起，而是由晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起。在這類晶體中，每一個(gè)晶胞內(nèi)存在有

6、固有電矩，通常將這類晶體稱為極性晶體。一般介電極化，是介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下引起，沒(méi)有外電場(chǎng)，這些介質(zhì)的極化強(qiáng)度為0。電疇的形成：許多固有電偶極矩產(chǎn)生自發(fā)平行排列形成一個(gè)疇。無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)，電疇在晶體中分布雜亂無(wú)章，使整個(gè)晶體表現(xiàn)為電中性，宏觀上無(wú)極性。外電場(chǎng)作用時(shí)，沿電場(chǎng)方向極化疇長(zhǎng)大，逆電場(chǎng)方向的疇消失，其它方向分布的電疇轉(zhuǎn)到電場(chǎng)方向，極化強(qiáng)度隨外加電場(chǎng)的增加而增加，一直到整個(gè)結(jié)晶體成為一個(gè)單一的極化疇為止。如再繼續(xù)增加電場(chǎng)只有電子與離子的極化效應(yīng)，和一般電介質(zhì)一樣。由極化軸引起自發(fā)極化的晶體，這種晶體的

7、內(nèi)部電場(chǎng)很強(qiáng)，外電場(chǎng)的作用并不能改變晶體的極化強(qiáng)度，也不能改變其方向，所有質(zhì)點(diǎn)的偶極矩都平行，大部分是一個(gè)電疇，這樣的熱釋電體大部分為一個(gè)電疇。由熱運(yùn)動(dòng)引起的自發(fā)極化的晶體，產(chǎn)生多疇，有居里點(diǎn)和電滯回線等特性，這類晶體具有熱釋電性和鐵電性。兩種極性（自發(fā)極化）晶體的比較：介電晶類（32種）不具有對(duì)稱中心的晶類（21種）其中壓電晶類（20種）極性晶類（熱釋電晶類）（10種）1，2，3，4，6，m，mm2.4mm,3m,6mm非極性晶類（11種）222,-4,-6,23,423(不具有壓電性）,-43m,4

8、22,-42m,32,622,-6m2具有對(duì)稱中心的晶類（11種）-1,2/m,4/m,-3,6/m,m3,mmm,4/mmm,6/mmm,m3m,-3m具有壓電性材料不一定鐵電體例如：具有壓電性材料又有鐵電性的材料BaTiO3、Pb(Zr、Ti)O3、Pb(Co1/3Nb2/3)O3、Pb(Mn?Sb?)O3、Pb(Sb?Nb?)O3。?----石英、纖維鋅礦（ZnS)僅有鐵電性。電介質(zhì)的極化強(qiáng)度與施加電場(chǎng)呈正比：P=?o?eE鐵電材料的