功能陶瓷材料及应用（铁电陶瓷篇）2

《功能陶瓷材料及应用（铁电陶瓷篇）2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、3电滞回线电滞回线是铁电体的重要物理特征之一，也是判别铁电性的一个重要标志一般用Sawyer-Tower电路测试Pr--theremanentpolarizationlead-containingferroelectrics:30~40µC/cm2Ec--thecorcivefield:from~2KV/cmto~120KV/cmTypicalhysteresisloopsfromvariousferroelectricceramics(A)BaTiO3capacitor(B)softPZT(C)PLZT8.6/65/35(D)PZSTantiferroelectricmateralIn

2、formationsobtainedfromahysteresisloop:MemoryornomemoryHighPrrelatestohighinteralpolarizability,strain,electromechanicalcoupling,andelectroopticactivityForthegivenmaterial,largergrainsizelowerEcsmallergrainsizehigherEcAhighdegreeofloopsquarenessindicatesbetterhomogeneityanduniformityofgrainsizeI

3、nternalspacecharge/aginginternalelectricbiasoff-centeredloopThesharpnessoflooplipsindicatesahighelectricalresistivityTheslopeoftheP-Eloopatanypointalongtheloopisequaltothelarge-signaldielectricconstant单晶与陶瓷的电滞回线温度对电滞回线的影响BaTiO3的电滞回线4反铁电体相邻晶格中的铁电活性离子沿反平行方向产生自发极化，形成两组反向极化的子晶格，宏观上不呈现自发极化。反铁电体的介电性质

4、在居里点处也出现反常，介电常数在居里温度以上服从居里－外斯定律反铁电－铁电相变与双电滞回线电场诱导反铁电－铁电相变场致相变伴随较大的应变(比逆压电效应高一个数量级)PbZrO3是典型的反铁电体5铁电相变与临界现象铁电相变--结构相变如:BaTiO3的结构相变与自发极化m3m130oC4mm0oCmm2-90oC3mPs:[001][110][111]居里温度--转变温度BaTiO3的结构相变铁电体的临界现象----“介电反常”介电常数反映电畴在电场下转向的难易程度在Tc下,电畴定向的活化能接近于零,微弱电场足以使其定向,故介电常数最大当温度高于居里温度时，介电常数随温度的变化

5、关系遵从Curie－Weiss定律：＝C/(T-To)其中:--介电常数，C--居里常数，To--特征温度6铁电体的功能效应通过热力学理论可以推导出铁电体在电-力-热作用下的功能效应和功能参数的相互关系热力学唯象理论热力学参量:(E,D),(T,S),(,K)基本效应－－电学、力学、热力学铁电体因具有自发极化且外电场下可反转，具有高的介电常数。热－电耦合效应――热释电效应dPs=pdT,p--热释电系数,C/m2K光－电耦合效应――电光效应电控可变双折射效应电控可变光散射效应机－电耦合效应――电致伸缩效应和压电效应电致伸缩：x=QP1P2,二次非线性耦合效应压电效应：D=dX,一次

6、线性耦合效应逆压电效应：x=dE,一次线性耦合效应7铁电体的相变热力学Devonshire把Landau的相变热力学理论推广应用到铁电相变，序参量P基本思路：(a)将Gibbs自由能G(或弹性自由能G1)按P展开G1=1/2g2P2+1/4g4P4+1/6g6P6(b)相变平衡状态，G1取极小值(c)求解，并按指前项的符号分析G1随P的变化规律当E＝0时，P→Ps，去高次项后，G’P可改写为：G’P=Ps(g2+g4Ps2+g6Ps4)=0Ps=0为上式的一个解，对应于θ>θc,晶体不存在自发极化的情形若使括号内方程等于零，则:在g4>0,g42>>g2g6及g4<0,g6>0时，可得P

7、s≠0的解，对应于θ≤θc时，晶体呈现自发极化，显示铁电性。必须：g6>0,因如g6<0,P→∞,则G→－∞，即自发极化无穷大的状态是晶体的稳定状态，不合理。二级相变（g4>0，g6>0）g2与温度呈线性关系，引入：g2=γ(θ-θ0),（该假定实际上是表明顺电相的介电常数的变化复合Curie-Weiss定律），略去g6项，Ps[γ(θ-θ0)+g4Ps2]=0即：Ps＝0或（1）当θ≥θ0时，外加电场E＝0，仅有实根为Ps＝0，此