駐極體材料及其應(yīng)

關(guān)于駐極體材料及其應(yīng)第一頁，共十頁，2022年，8月28日第二頁，共十頁，2022年，8月28日壓電、熱釋電與鐵電材料的定義壓電材料：壓電材料是受到壓力作用時會在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。熱釋電材料：熱釋電效應(yīng)指的是電介質(zhì)的極化隨溫度改變的現(xiàn)象，具有熱釋電效應(yīng)的材料叫做熱釋電材料。鐵電材料：鐵電材料，是熱釋電材料中的一類。其特點是不僅具有自發(fā)極化，而且在一定溫度范圍內(nèi)，自發(fā)極化偶極矩能隨外施電場的方向而改變。第三頁，共十頁，2022年，8月28日駐極體

將電介質(zhì)放在電場中就會被極化。許多電介質(zhì)的極化是與外電場同時存在同時消失的。也有一些電介質(zhì)，受強外電場作用后其極化現(xiàn)象不隨外電場去除而完全消失，出現(xiàn)極化電荷“永久”存在于電介質(zhì)表面和體內(nèi)的現(xiàn)象。這種在強外電場等因素作用下，極化并能“永久”保持極化狀態(tài)的電介質(zhì)，稱為駐極體，又叫永電體。第四頁，共十頁，2022年，8月28日早在1922年左右就為日本物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)；當(dāng)蠟和松香的混合物在外加強電場中從融熔態(tài)固化后，再除去外電場時，混合物固體會長期保持極化狀態(tài)。駐極體可以在周圍空間產(chǎn)生電場，因此可以類比于永磁體的一種帶電體。駐極體中存在著大量微觀的電偶極子，它們通常混亂取向而顯不出宏觀的極化。這些偶極子可以在高溫及外電場作用下取向,冷卻后再去掉電場,取向被凍結(jié)下來而保留某個方向上占優(yōu)勢的宏觀極化。駐極體的極化強度遠(yuǎn)小于其中所有偶極子都排列一致時所產(chǎn)生的飽和強度。但是在一些駐極體中還能得到大約10-2μC/m2的極化強度。駐極體是弛豫時間較長的處于亞穩(wěn)態(tài)極化了的電介質(zhì)。當(dāng)去掉外加電場時，其極化強度會逐漸減小，它的表面電荷就按指數(shù)規(guī)律或接近指數(shù)規(guī)律逐漸衰減。室溫下駐極體的極化狀態(tài)可以長期保存，但在高溫下則衰減得很快。熱釋電材料第五頁，共十頁，2022年，8月28日駐極體具有體電荷特性，即它的電荷不同于摩擦起電，既出現(xiàn)在駐極體表面，也存在于其內(nèi)部。若把駐極體表面去掉一層，新表面仍有電荷存在；若把它切成兩半，就成為兩塊駐極體。這一點可與永久磁體相類比，因此駐極體又稱永電體。駐極體不能像電池那樣從中取出電流，然而卻可以提供一個穩(wěn)定的電壓，因此是一個很好的直流電壓源。這在制造電子器件和電工測量儀表等方面是大有用處的。高分子聚合物駐極體的發(fā)現(xiàn)和使用，是電聲換能材料一次巨大變革，利用它可以制成質(zhì)量很高、具有很多優(yōu)點的電聲器件。駐極體有許多用途,如用于傳聲器、耳機、揚聲器、送話器、加速度計、各式換能器、高壓電源、放射性劑量計等。另外還可制成電機、高壓發(fā)生器、引爆裝置、空氣過濾器，以及電話撥號盤、邏輯電路中的尋址選擇開關(guān)、聲全息照相用換能器等。隨著對駐極體研究的深入和新材料的連續(xù)發(fā)現(xiàn)，它會像永磁體一樣，被廣泛應(yīng)用。第六頁，共十頁，2022年，8月28日能制成駐極體的有天然蠟、樹脂、松香、磁化物、某些陶瓷、有機玻璃及許多高分子聚合物（例如K－1聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚全氟乙烯丙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酯）等。根據(jù)駐極化時所采用的物理方法，有熱駐極體、光駐極體、電駐極體和磁駐極體等之分第七頁，共十頁，2022年，8月28日電滯回線之所以稱為鐵電體，是因為它與鐵磁體在許多物理性質(zhì)上有一一對應(yīng)之處，如電滯回線對應(yīng)磁滯回線，電疇對應(yīng)磁疇，順電-鐵電相變對應(yīng)順磁-鐵磁相變、電矩對應(yīng)磁矩等等，而并非晶體中一定含有“鐵”。至于一種晶體是否是鐵電體，我們并不能根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對稱性來預(yù)測，只能通過實驗來測定。鐵電體的重要特征之一是具有電滯回線，電滯回線的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據(jù)。

駐極體可以有電滯回線，這是由于偶極子的轉(zhuǎn)動受周圍介質(zhì)的粘滯相互作用所引起；在較強的交變電場作用下，鐵電體的極化強度P隨外電場呈非線性變化，而且在一定的溫度范圍內(nèi)，P表現(xiàn)為電場E的雙值函數(shù)，呈現(xiàn)出滯后現(xiàn)象，這個P—E（或D—E）回線就稱為電滯回線。電滯回線能夠比較直觀的反應(yīng)最大極化強度，剩余極化強度，矯頑電場等值的大小，并且能夠根據(jù)電滯回線積分計算得出該材料的儲能密度。第八頁，共十頁，2022年，8月28日駐極體話筒聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個電容。當(dāng)駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電